CN110155846A - 电梯安全执行器 - Google Patents

Abstract

提供了一种双稳态制动执行器，且所述双稳态制动执行器包括：固定铁芯，其可在第一方向上运动；线圈，其被安置在所述固定铁芯中，并且被配置成当被分别提供相反的电流时产生相反极性的磁场；可动铁芯，其被安置成仅在相对于所述第一方向正交限定的第二方向上相对于所述固定铁芯和所述线圈在缩回位置和伸展位置之间运动；以及永磁体组件。所述永磁体组件被安置成根据线圈被分别提供相反的电流而在第一位置和第二位置之间运动。

Description

电梯安全执行器

背景技术

以下描述涉及电梯安全执行器，更具体地，涉及搭配在电梯安全执行器与导轨之间具有相对较大的气隙的电梯系统使用的电梯安全执行器。

在电梯系统中，电梯制动器是用于阻止电梯下落过快的安全装置。电梯制动器通过检测电梯是否正在比其最大设计速度更快地下降或加速，并在出现这种情况时启动沿电梯竖井中的竖直轨道向下夹紧的制动靴来进行工作。该动作阻止电梯快速下落，但不会骤然停止以免造成伤害。

现代电梯制动器有时会在安全制动器中使用磁性执行器，但这可能需要适当地限定执行器和导轨之间的间隙。然而，在实践中，实际间隙可能根据诸如执行器和导轨的相对尺寸以及加工公差等各种因素而变化。因此，电梯制动器通常设计有滑导以减少过多的间隙，但是这些特征可能导致引入噪声和磨损。

发明概要

根据本公开的一个方面，提供了一种双稳态制动执行器，该双稳态制动执行器包括：固定铁芯，其可在第一方向上运动；线圈，其被安置在固定铁芯中，并且被配置成当被分别提供相反的电流时产生相反极性的磁场；可动铁芯，其被安置成仅在相对于第一方向正交限定的第二方向上相对于固定铁芯和线圈在缩回位置和伸展位置之间运动；以及永磁体组件。永磁体组件被安置成根据线圈被分别提供相反的电流而在第一位置和第二位置之间运动。

根据另外的或可选的实施方案，可动铁芯包括面向永磁体组件的第一永磁体和面向固定铁芯的第二永磁体中的至少一个。

根据另外的或可选的实施方案，永磁体组件包括壳体以及位于壳体的相对端处的第一制动永磁体和第二制动永磁体。

根据另外的或可选的实施方案，弹性元件插入在固定铁芯和可动铁芯之间。

根据另外的或可选的实施方案，固定铁芯被形成为限定第一腔，该第一腔的大小适于容纳线圈和可动铁芯，并且线圈被形成为限定第二腔，该第二腔的大小适于容纳可动铁芯，并且被成形为引导可动铁芯在缩回位置和伸展位置之间的运动。

根据另外的或可选的实施方案，第二方向相对于第一方向垂直。

根据另外的或可选的实施方案，线圈电耦合到的电路包括电流源和控制器，以向线圈提供来自电流源的第一电流和第二电流中的一个。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于其中电梯轿厢沿导轨运动的电梯系统的双稳态制动执行器。双稳态安全执行器包括：固定铁芯，其固定到电梯轿厢并可随电梯轿厢在第一方向上运动；线圈，其被安置在固定铁芯中并被配置成当被分别提供第一电流和第二电流时产生第一和第二相反极性的磁场；可动铁芯，其被安置成仅在相对于第一方向正交限定的第二方向上相对于固定铁芯和线圈在缩回位置和伸展位置之间运动；以及永磁体组件。永磁体组件可运动地耦合到电梯轿厢，并且被安置成根据线圈被分别提供第一和第二电流而在可动铁芯和导轨邻接位置之间运动。

根据另外的或可选的实施方案，可动铁芯包括面向永磁体组件的第一永磁体和面向固定铁芯的第二永磁体中的至少一个。

根据另外的或可选的实施方案，永磁体组件包括壳体以及位于壳体的相对端处的第一制动永磁体和第二制动永磁体。

根据另外的或可选的实施方案，弹性元件插入在固定铁芯和可动铁芯之间。

根据另外的或可选的实施方案，固定铁芯被形成为限定第一腔，该第一腔的大小适于容纳线圈和可动铁芯。

根据另外的或可选的实施方案，线圈被形成为限定第二腔，该第二腔的大小适于容纳可动铁芯，并且被成形为引导可动铁芯在缩回位置和伸展位置之间的运动。

根据另外的或可选的实施方案，第二方向相对于第一方向垂直。

根据另外的或可选的实施方案，提供线圈电耦合到的电路。

根据另外的或可选的实施方案，该电路包括电流源和控制器，以向线圈提供来自电流源的第一电流和第二电流中的一个。

根据另外的或可选的实施方案，永磁体组件和导轨之间的距离是从非零长度至0.5mm的下限到多达3.6mm或更大的上限并包括该上限。

根据本公开的一个方面，提供了一种操作电梯系统的方法。该方法包括：使第一组件在第一方向上运动，其中第二组件磁性邻接第一组件；检测制动条件有效性；使第二组件与第一组件磁性分离并驱动第二组件远离第一组件；仅在与第一方向正交的第二方向上引导可动铁芯从第一组件运动到第二组件；以及推动第二组件向着与第一组件进行磁性邻接。推动第二组件向着与第一组件进行磁性邻接包括：仅在第二方向上引导可动铁芯朝向第一组件运动。

根据另外的或可选的实施方案，使第二组件与第一组件磁性分离和推动第二组件向着与第一组件进行磁性邻接包括：向第一组件中的线圈提供相反的电流。

从以下结合附图的描述中，这些和其它优点和特征将变得更加显而易见。

附图简述

附图说明在本说明书所附权利要求书中特别指出并明确要求保护被视为本公开的主题。本公开的前述和其它特征以及优点从结合附图进行的以下具体描述中显而易见，在附图中：

图1是根据实施方案的搭配电梯系统使用的双稳态安全执行器的侧视示意图；

图2A是图1的双稳态安全执行器在初始操作时的侧视示意图；

图2B是图1的双稳态安全执行器在中间操作时的侧视示意图；

图2C是图1的双稳态安全执行器在中间操作时的侧视示意图；

图2D是图1的双稳态安全执行器在中间操作时的侧视示意图；

图2E是图1的双稳态安全执行器在中间操作时的侧视示意图；

图2F是图1的双稳态安全执行器在后期操作时的侧视示意图；并且

图3是示出根据实施方案的操作电梯系统的方法的流程图。

从以下结合附图的描述中，这些和其它优点和特征将变得更加显而易见。

具体实施方式

如下文所述，电梯安全制动器设置有双稳态电磁执行器。双稳态电磁执行器可允许在与执行器轴正交的方向上运动。也就是说，双稳态电磁执行器包括可动铁芯，该可动铁芯已被分开以允许整个可动铁芯组件沿轴向方向运动，同时还仅允许可动铁芯朝向导轨正交运动。双稳态电磁执行器的配置增加了双稳态电磁执行器和可动铁芯之间的吸引力，从而提高了电梯安全制动器对小间隙或大间隙的性能。

参照图1，提供了一种用于其中电梯轿厢沿导轨12运动的电梯系统的双稳态安全制动执行器10。双稳态安全制动执行器10包括固定铁芯组件14和永磁体组件16。固定铁芯组件14包括固定铁芯140、线圈141和可动铁芯142。固定铁芯140固定到电梯轿厢，并且可随电梯轿厢在平行于导轨12的纵向轴线限定的第一方向D1上运动。固定铁芯140可以由铁磁材料形成，并且被形成为限定第一腔143。线圈141被安置在固定铁芯140的第一腔143中，被形成为限定第二腔144并电耦合到电路18。电路18包括电流源19和控制器20。控制器20被配置成向线圈141提供来自电流源19的第一电流和第二电流中的一个。线圈141被配置成当被分别提供第一和第二电流时产生第一和第二相反极性的磁场。可动铁芯142被安置成占据缩回位置和伸展位置并在缩回位置和伸展位置之间运动，其中在缩回位置处，可动铁芯142被完全包含在第二腔144内(其中线圈141被安置在可动铁芯142周围)，并且在伸展位置处，可动铁芯142被部分地包含在第二腔144内。

可动铁芯142包括铁磁材料和低磁阻的圆柱形或矩形容积体145以及第一对永磁体146和第二对永磁体147中的至少一对永磁体。根据实施方案，本文提供的描述总体涉及基本上为圆柱形的可动铁芯142。这样做是为了清楚和简洁，而不是以任何方式限制描述的范围。第一对永磁体146被固定到容积体145的第一侧以面向永磁体组件16。第二对永磁体147被固定到容积体145的第二侧以面向固定铁芯140。在可动铁芯142处于缩回位置的情况下，第二对永磁体147被磁性地吸引到固定铁芯140。

应当理解，第一对永磁体146和第二对永磁体147可以被设置为围绕可动铁芯142的中心纵向轴线安置的单个环形元件。因此，第一对永磁体146可包括或被设置为第一永磁体环146，第二对永磁体147可包括或被设置为第二永磁体环147。

在一个实施方案中，第一对永磁体146和第二对永磁体147可以是任何期望的形状。

在一些情况下，弹性元件148(参见图2D和图2E)可插入在固定铁芯140和可动铁芯142之间。弹性元件148可以是弹簧并被配置成朝向伸展位置推动可动铁芯142。

由于第二腔144的形状，可动铁芯142的运动限于缩回位置和伸展位置之间的运动，其中这些运动的方向仅限于第二方向D2。第二方向D2被限定为相对于第一方向D1正交，或更特别地，相对于第一方向D1垂直。

永磁体组件16包括壳体160以及位于壳体160的相对纵向端部处的第一和第二制动永磁体161。永磁体组件16可运动地耦合到电梯轿厢，并且被安置成占据可动铁芯邻接位置和导轨邻接位置并在可动铁芯邻接位置和导轨邻接位置之间运动，其中在可动铁芯邻接位置处，永磁体组件16被磁性地吸引到第一对永磁体146，并因此磁性邻接可动铁芯142和固定铁芯140，并且在导轨邻接位置处，永磁体组件16被磁性地吸引到导轨12，并因此磁性邻接导轨12以启动制动机构。可以根据线圈141被分别提供了第一电流和第二电流来控制永磁体组件16在可动铁芯和导轨邻接位置之间的运动。

根据实施方案并如图1所示，特别是当永磁体组件16被安置在可动铁芯邻接位置时，永磁体组件16和导轨12之间的距离DS是从非零长度至0.5mm的下限到多达3.6mm或更大的上限并包括该上限。

继续参照图1并另外参照图2A至图2F，现在将描述一种操作图1的双稳态安全制动执行器10的方法。

如图1和图2A所示，双稳态安全制动执行器10被设置在静止位置。固定铁芯组件14和永磁体组件16都在第一方向D1上沿导轨12行进。通过永磁体组件16和第一对永磁体146之间的磁引力以及通过第二对永磁体147和固定铁芯140之间的磁引力，防止永磁体组件16离开可动铁芯邻接位置。

如图1和图2B所示，线圈141被来自电路18的第一电流激励，以使永磁体组件16从可动铁芯邻接位置展开或驱动到永磁体组件16与导轨12磁性邻接的导轨邻接位置。利用第一电流对线圈141激励导致线圈141产生具有与第一和第二制动永磁体161相同极性的磁场，并因此在固定铁芯组件14和永磁体组件16之间产生克服永磁体组件16和第一对永磁体146以及固定铁芯140之间的磁引力的排斥力。

此时，如图2C所示，永磁体组件16与导轨12磁性邻接，但由于线圈141中的剩余电流以及第二对永磁体147和固定铁芯140之间的磁引力，可动铁芯142保持处于缩回位置。这样，固定铁芯组件14可以继续在第一方向D1上沿导轨12行进。

如图2D所示，一旦固定铁芯组件14返回到永磁体组件16的位置并且在安全制动器分离之后，永磁体组件16和第一对永磁体146之间的磁引力就克服第二对永磁体147和固定铁芯140之间的磁引力。这导致可动铁芯142开始沿第二方向D2从缩回位置朝向伸展位置运动。弹性元件148可以促进或以其它方式辅助该运动。

如图2E所示，可动铁芯142朝向可动铁芯142与永磁体组件16磁性邻接的伸展位置完全展开或驱动。此处，容积体145的第二侧保持安置在第二腔144中，由此第二腔144的配置约束可动铁芯142的运动以仅在第二方向D2上保持运动。

如图1和图2E所示，线圈141被来自电路18的第二电流激励，以使永磁体组件16与导轨12分离，并利用磁耦合到该永磁体组件16的可动铁芯142来朝向固定铁芯组件14驱动或吸引该永磁体组件16。利用第二电流对线圈141激励导致线圈141产生具有与第一和第二制动永磁体161不同极性的磁场，并因此在固定铁芯组件14和永磁体组件16之间产生克服永磁体组件16和导轨12之间的磁引力的吸引力。因为可动铁芯142与永磁体组件16磁性邻接，并且因为如本文所述约束可动铁芯142的运动，因此可以很好地控制永磁体组件16返回到固定铁芯组件14。

参照图3，提供了一种操作电梯系统的方法。该方法包括：使第一组件在第一方向上运动，其中第二组件磁性邻接第一组件(方框301)；检测制动条件有效性(方框302)；并且使第二组件与第一组件磁性分离并驱动第二组件远离第一组件(方框303)。该方法还包括：仅在与第一方向正交的第二方向上引导可动铁芯从第一组件运动到第二组件(方框304)；并且推动第二组件向着与第一组件进行磁性邻接(方框305)。推动第二组件向着与第一组件进行磁性邻接可包括：仅在第二方向上引导可动铁芯朝向第一组件运动(方框3051)。

根据实施方案，使第二组件与第一组件磁性分离和推动第二组件向着与第一组件进行磁性邻接可包括：向第一组件中的线圈提供相反的电流。另外，第二组件的行进距离可以是从非零长度至0.5mm的下限到多达3.6mm或更大的上限并包括该上限。

本文描述的特征通过提高磁效率来消减间隙变化并在相对较大的执行器-导轨间隙(即，超过约3.6mm的间隙)的情况下正常工作。这些特征还可以通过移除与系统相对运动的部件来减少噪音和磨损。

虽然仅结合有限数量的实施方案详细地提供了本公开，但应容易理解的是，本公开不限于这些公开的实施方案。相反，可以对本公开进行修改以并入迄今未曾描述但与本公开的精神和范围相当的任何数量的变型、变更、替代或等效布置。另外，尽管已经描述了本公开的各种实施方案，但应当理解，示例性实施方案可仅包括所述示例性方面中的一些。因此，本公开不应被视为受到前述描述限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (20)

1.一种双稳态制动执行器，其包括：

固定铁芯，其可在第一方向上运动；

线圈，其被安置在所述固定铁芯中，并且被配置成当被分别提供相反的电流时产生相反极性的磁场；

可动铁芯，其被安置成仅在相对于所述第一方向正交限定的第二方向上相对于所述固定铁芯和所述线圈在缩回位置和伸展位置之间运动；以及

永磁体组件，其被安置成根据所述线圈被分别提供所述相反的电流而在第一位置和第二位置之间运动。

2.根据权利要求1所述的双稳态安全执行器，其中所述可动铁芯包括以下中的至少一个：

第一永磁体，其面向所述永磁体组件；以及

第二永磁体，其面向所述固定铁芯。

3.根据权利要求1或2所述的双稳态安全执行器，其中所述永磁体组件包括：

壳体；以及

第一制动永磁体和第二制动永磁体，所述第一制动永磁体和所述第二制动永磁体位于所述壳体的相对端。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的双稳态安全执行器，其还包括：弹性元件，其插入在所述固定铁芯和所述可动铁芯之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的双稳态安全执行器，其中：

所述固定铁芯被形成为限定第一腔，所述第一腔的大小适于容纳所述线圈和所述可动铁芯；并且

所述线圈被形成为限定第二腔，所述第二腔的大小适于容纳所述可动铁芯并且被成形为引导所述可动铁芯在所述缩回位置和所述伸展位置之间的运动。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的双稳态安全执行器，其中所述第二方向相对于所述第一方向垂直。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的双稳态安全执行器，其还包括：电路，所述线圈电耦合到所述电路，所述电路包括：

电流源；以及

控制器，其向所述线圈提供来自所述电流源的第一电流和第二电流中的一个。

8.一种用于其中电梯轿厢沿导轨运动的电梯系统的双稳态制动执行器，所述双稳态安全执行器包括：

固定铁芯，其固定到所述电梯轿厢并可随所述电梯轿厢在第一方向上运动；

线圈，其被安置在所述固定铁芯中并被配置成当被分别提供第一电流和第二电流时产生第一和第二相反极性的磁场；

可动铁芯，其被安置成仅在相对于所述第一方向正交限定的第二方向上相对于所述固定铁芯和所述线圈在缩回位置和伸展位置之间运动；以及

永磁体组件，其可运动地耦合到所述电梯轿厢，并且被安置成根据所述线圈被分别提供所述第一电流和所述第二电流而在可动铁芯和导轨邻接位置之间运动。

9.根据权利要求8所述的双稳态安全执行器，其中所述可动铁芯包括以下中的至少一个：

第一永磁体，其面向所述永磁体组件；以及

第二永磁体，其面向所述固定铁芯。

10.根据权利要求8或9所述的双稳态安全执行器，其中所述永磁体组件包括：

壳体；以及

第一制动永磁体和第二制动永磁体，所述第一制动永磁体和所述第二制动永磁体位于所述壳体的相对端。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的双稳态安全执行器，其还包括：弹性元件，其插入在所述固定铁芯和所述可动铁芯之间。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的双稳态安全执行器，其中所述固定铁芯被形成为限定第一腔，所述第一腔的大小适于容纳所述线圈和所述可动铁芯。

13.根据权利要求12所述的双稳态安全执行器，其中所述线圈被形成为限定第二腔，所述第二腔的大小适于容纳所述可动铁芯并且被成形为引导所述可动铁芯在所述缩回位置和所述伸展位置之间的运动。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的双稳态安全执行器，其中所述第二方向相对于所述第一方向垂直。

15.根据权利要求8至14中任一项所述的双稳态安全执行器，其还包括：电路，所述线圈电耦合到所述电路。

16.根据权利要求15所述的双稳态安全执行器，其中所述电路包括：

电流源；以及

控制器，其向所述线圈提供来自所述电流源的第一电流和第二电流中的一个。

17.根据权利要求8至16中任一项所述的双稳态安全执行器，其中所述永磁体组件和所述导轨之间的距离是从非零长度至0.5mm的下限到多达3.6mm或更大的上限并包括所述上限。

18.一种操作电梯系统的方法，所述方法包括：

使第一组件在第一方向上运动，其中第二组件磁性邻接所述第一组件；

检测制动条件有效性；

使所述第二组件与所述第一组件磁性分离并驱动所述第二组件远离所述第一组件；

仅在与所述第一方向正交的第二方向上引导可动铁芯从所述第一组件运动到所述第二组件；并且

推动所述第二组件向着与所述第一组件进行磁性邻接，

推动所述第二组件向着与所述第一组件进行磁性邻接包括：仅在所述第二方向上引导所述可动铁芯朝向所述第一组件运动。

19.根据权利要求18所述的方法，其中使所述第二组件与所述第一组件磁性分离和推动所述第二组件向着与所述第一组件进行磁性邻接包括：向所述第一组件中的线圈提供相反的电流。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第二组件的行进距离是从非零长度至0.5mm的下限到多达3.6mm或更大的上限并包括所述上限。