CN110382391B - 具有可移动的轨道部段的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种驱动装置(1)，其包括：电梯系统(50)的可移动的、尤其可旋转的轨道部段(53)；电动马达(2)，其用于移动、尤其旋转可移动的轨道部段(53)，其中，驱动装置(1)尤其构造成使轨道部段(53)以小于360°的旋转角度旋转；至少一个逆变器单元(4)，其用于向电动马达(2)提供电力(P)；其中，逆变器单元(4)构造成接收与可移动的轨道部段(53)的位置的、尤其旋转位置相关的控制命令(13)，并且基于所述命令提供电驱动电力(P)。驱动装置(1)形成至少两个、尤其正好三个驱动部分(I、II、III)，每个驱动部分(I、II、III)包括：‑逆变器单元(4I、4II、4III)，‑至少一个线圈装置(3I、3II、3III)，线圈装置由分配的逆变器单元来供给电力(P)，每个逆变器单元(4I、4II、4III)包括通信单元(5I、5II、5III)，通信单元设计成接收控制命令(13)，并且通信单元(4I、4II、4III)构造成彼此之间从多个通信单元(4I、4II、4III)中指定一个通信单元作为主通信单元(4I)并且将其余的通信单元指定为从通信单元(4II、4III)。

Description

具有可移动的轨道部段的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种驱动装置，该驱动装置包括电梯系统中的可移动的轨道部段和用于移动可移动的轨道部段的电动马达。
背景技术
本发明可用于具有至少一个电梯轿厢、尤其多个电梯轿厢的电梯系统的情况，电梯轿厢可通过导轨在井道中移动。至少一个静止的第一导轨固定地布置在井道中并且沿第一方向、尤其竖直方向对准；至少一个静止的第二导轨固定地沿第二方向、尤其水平方向对准；至少一个可相对于井道移动的第三、尤其可旋转的导轨紧固到旋转平台，并且可在第一或第二位置之间传输和/或沿第一方向的对准与沿第二方向的对准之间传输。电梯轿厢在此可以同链斗式升降机一样周向行驶。
这种系统基本上在WO 2015/144781 A1还和德国专利申请10 2016 211 997.4和10 2015 218 025.5中描述。
这种电梯系统的主要优点在于，与电梯轿厢总是在相同的井道中移动的传统系统相比，容量显著增加。因此，对于上述电梯系统，已然可以通过两个井道来提供传统系统中将需要五个或更多个井道的乘客运输容量。
这导致对可靠性的要求增加。在具有五个井道的传统电梯系统的情况下，一个电梯井道的故障表示总乘客运输容量减少20％。在上述电梯系统的情况下，一个电梯井道的故障可能表示乘客运输容量减少100％。分别根据位置或旋转位置，可移动的轨道部段由此暂时中断电梯井道中的竖直行驶路径。若可移动的轨道部段的驱动器在这种状态下发生故障，则整个电梯系统可能会发生故障。
发明内容
因此，本发明的目的是为上述电梯系统提供高可靠性。本发明所基于的目的通过根据权利要求1的驱动装置解决；由从属权利要求和说明书给出优选实施例。
根据本发明的驱动装置包括：
电梯系统的、尤其上述类型的电梯系统的可移动的、尤其可旋转的轨道部段；
电动马达，其用于移动、尤其旋转可移动的、尤其可旋转的轨道部段，其中，驱动装置尤其构造成使轨道部段以小于360°的旋转角度旋转；
至少一个逆变器(Wechselrichter)单元，其用于向电动马达提供电力。
逆变器单元构造成接收与可移动的轨道部段的位置或旋转位置相关的控制命令，并且基于所述控制命令提供电驱动电力。
与位置相关的这种控制命令可以采用多种形式。控制命令尤其可以包括具体的默认角度(例如“90°”)，采用二进制形式的两个可能值中的仅一者(例如，“0”是指水平位置；“1”是指竖直位置)，或者包括修改指令(“0”是指保持当前位置；“1”是指将位置改变为相应其它值)。显然，控制命令可以具有附加内容。当然，尤其适合于定义具体位置的任何其它值也是可行的。0°和90°之间的位置也是可以的；尤其在第二方向不沿水平方向对准的情况下。当然，当第三轨道非旋转地移动时，同样适用于其它位置。
根据本发明的驱动装置形成至少两个、尤其正好三个驱动部分，每个驱动部分包括逆变器单元和至少一个线圈装置，该线圈装置由分配的逆变器单元供给电力。线圈装置尤其向电动马达的联合驱动元件、尤其转子施加驱动力。
每个逆变器单元包括通信单元，通信单元能够(即设计成)接收控制命令。通信单元构造成可以彼此之间从多个通信单元中指定一个通信单元作为主通信单元并且将其余的通信单元指定为从通信单元。
本发明的优点在于驱动部分的冗余实施例以及驱动装置的冗余单元独立组织的能力。使用分散的决策结构，而无需中央控制单元。因此，用于调配主功能的单元最终以冗余的方式存在的。因此，可以提高可靠性。
用于移动可移动的轨道部段的电动马达与用于升高和降低传统电梯轿厢的驱动机器显著不同。移动空间、尤其旋转角度尤其受到限制；例如，90°的最大旋转角度足以将可移动的轨道从竖直对准传输到水平对准。此外，可移动的轨道部段通过多条电气和电子线路相连接。在受限的移动空间、尤其旋转角度的情况下，这可以通过牵引链来发生。除了可旋转的轨道部段，整个轿厢尤其还通过悬臂经由电动马达的旋转支承件支撑。
优选地，通信单元构造成，只有主通信单元有权向控制单元发出针对与位置相关的控制命令的接收确认或执行确认。其优点在于，控制单元仅与一个通信单元通信。对于控制单元，多个通信设备看起来是单个通信单元。这在控制单元的参数化方面具有优点，这是由于后者与通信设备的数量无关。
优选地，主通信单元构造成接收相关联的逆变器单元的状态值并将其发送给从通信单元，另外，出于上述原因，这还优选在没有与中央控制单元互连的情况下发生。由此，驱动部分可以相对于各个状态值同步。
优选地，主通信单元上级的逆变器单元包括控制器。待发送的状态值尤其是控制器的控制器变量。由此，即使线圈单元可以通过联合控制器运行，控制器也以冗余的方式存在，并且在当前活动的控制器(主控制器)发生故障的情况下，不同的控制器可以随时接管。
优选地，逆变器单元各自均包括逆变器。待发送的状态值尤其表示逆变器的状态变量。由此，逆变器彼此直接同步。在此，控制器也接管控制任务并且为逆变器提供控制变量。逆变器将控制变量处理成一个或多个状态变量，状态变量继而通过通信单元提供给从逆变器。
特别地，即使从逆变器单元自身能够生成相应的状态值，但是从通信单元上级的那些逆变器单元继而尤其使用主通信单元提供的状态值，以用于提供驱动电力。
优选地，通信单元构造成一旦主通信单元确定相应的驱动部分内的错误，则主通信单元提示主通信单元的重新调配。然后，当前的主通信单元保持排除在重新调配之外。主通信单元监视主逆变器单元履行主功能的能力。如果产生负面结果，则启动重新调配。由于将明确地发出主功能，因此继而将不再选择“旧”主通信单元。
在说明书和权利要求书中使用复数形式的情况下，复数形式的措辞也包括单数形式，只要复数形式不是通过提及多个或通过特定数量明确要求的之外。
尤其地，在本说明书的范围内，术语线圈单元包括一组磁线圈，其相互作用使得它们至少在一个区段中生成与转子的旋转移动一起移动的磁场。为此，联合逆变器为线圈单元的所有线圈供应多相电流。
附图说明
下面将基于附图更详细地描述本发明，其中：
图1示出了安装有根据本发明的驱动装置的电梯系统，；
图2示出了根据本发明的驱动装置的电路图；
图3示出了根据本发明的驱动装置的部分的详细电路图；
图4示出了用于根据图2的驱动装置的替代电动马达的电路图；
图5示出了处于第一运行状态的根据本发明的驱动装置的逆变器单元的详细电路图；
图6示出了处于第二运行状态的根据图5的电路图；
图7示出了处于第一运行状态的根据本发明的替代驱动装置的逆变器单元的详细电路图。
具体实施方式
图1示出了上述电梯系统50的部件。电梯系统50包括静止的第一导轨56，可以通过背包式支承件沿着第一导轨56引导电梯轿厢51。第一导轨56沿第一方向z竖直对准并且使得电梯轿厢51能够在不同的楼层之间移动。这种第一导轨56(可以通过背包式支承件沿着该第一导轨56引导电梯轿厢51)的装置彼此平行地布置在两个平行延伸的井道52‘、52“中。一个井道52‘中的电梯轿厢可以相对另一井道52“中的电梯轿厢在很大程度上独立地且不受阻碍地在相应的第一导轨56上移动。
电梯系统50还包括静止的第二导轨57，可以通过背包式支承件沿着第二导轨57引导电梯轿厢51。第二导轨57沿第二方向y水平对准并且使得电梯轿厢51能够在一个楼层内移动。第二导轨57还将两个井道52‘、52“的第一导轨56彼此连接。因此，第二导轨57还用于使电梯轿厢51在两个井道52‘、52“之间变换，例如以便执行现代链斗式升降机运行。
通过第三导轨58，电梯轿厢51可以从第一导轨56传输到第二导轨57，并且反之亦然。第三导轨58可以相对于旋转轴线A旋转，旋转轴线A垂直于由第一和第二导轨56、57构成的y-z平面。
所有导轨56、57、58至少间接地紧固到井道52的至少一个井道壁。井道壁限定了井道的静止坐标系。替代地，术语井道壁也包括井道的支撑导轨的静止框架结构。可旋转的第三导轨58紧固到旋转平台53。旋转平台53由图1中未示出的平台枢转支承件支撑。
这种系统基本上在WO 2015/144781 A1和德国专利申请10 2016 211 997.4和102015 218 025.5中描述。在这方面，DE 10 2016 205 794.4详细地描述了一种装置，其具有一体式的平台枢转支承件和用于对旋转平台进行旋转的电动马达，其在本发明的范围内也可以用于支承并且用作用于旋转平台的旋转驱动器。根据图1的电梯系统此时包括根据本发明的分别用于对可旋转的导轨58进行旋转或者用于对旋转平台53进行旋转的驱动装置1(图2)。
图2此时示出了根据本发明的驱动装置1的框图。驱动装置的核心是电动马达2，在此是三相电动马达2。电动马达2包括定子6和转子7。在一个实施例中，电动马达可以是外转子式马达，其中，转子布置在定子的径向外侧。定子6包括多个线圈单元3。线圈单元借助于逆变器单元4运行，逆变器单元4通过电力传输连接9向线圈单元3提供电力P。电动马达2的旋转位置基于位置传感器8来确定并且提供给逆变器单元4以用于控制。
上级控制单元12向逆变器单元4发出控制命令13。例如，控制命令13可以包括使可旋转的轨道58水平或竖直布置的指令。
线圈单元3I、3II、3III和与其连接的逆变器单元4I、4II、4III一起形成三个驱动部分I、II、III中的一个。在本示例中，三个位置传感器8I、8II、8III各自还分配给三个驱动部分I、II、III中的正好一个。
图3以对于其余的线圈单元3而言示例性的方式详细示出了第一驱动部分I的线圈单元3I。每个线圈单元3I包括三个线圈u、v、w，三个线圈各自分配给多相电流中的一相并且通过星形连接方式彼此连接。为了传输驱动电力P，电力传输连接9I包括多极电力线路9，该多极电力线路9包括用于三相的线路9IU、9IV、9IW还包括中性线路9IN。还表明，每个驱动部分提供多个这种线圈单元3I；联合驱动部分的所有同相线圈继而彼此并联地互连。
图4示出了修改的形式的电动马达。在定子6的情况下，各个驱动部分I、II、III的线圈单元3I、3II、3III在圆周方向上交替布置。这具有的优点在于，在一个或多个驱动部分I、II、III发生故障的情况下，由线圈生成的转矩跨过圆周均匀地作用在转子7。因此，避免了电动马达的机械组件上的单侧负载。为清楚起见，在该图中未示出线路9；然而可以理解的是，线圈单元仍然连接到相同的驱动部分的相应分配的逆变器单元。在这方面，可以采用根据图2和图3的电路图。
在图5和图6中，详细示出了根据图2的驱动装置1的逆变器单元4。所有逆变器单元4相同地构造和编程。因此，分别地，逆变器单元易于更换或者逆变器单元的数量可以容易地改变。另外，逆变器单元彼此之间组织它们中的哪个接管与控制单元12的通信。首先将基于第一逆变器单元4I描述逆变器单元4的运行方式，以代表所有逆变器单元4。然后，下面将使用标记I、II、III进一步描述逆变器单元彼此之间的协作的区别特征。
第一逆变器单元4I包括第一逆变器21I。第一逆变器21I生成第一逆变器单元4的第一输出电力PI，第一输出电力以多相电流的形式通过第一线路9I输出到第一线圈单元3I。由第一控制器19I提供的第一引导变量20I用作第一逆变器21I的输入变量。例如，转矩值可以用作第一引导变量20I。第一引导变量17I和第一状态值10I的第一控制差值18I用作第一控制器19I的第一输入变量18I。在该示例中，第一状态值是由第一位置传感器8I提供的实际位置值10I。第一引导变量17I是第一实际设定点值17。例如，设置为，根据第一实际位置值10I与第一实际设定点位置值17I的偏差，第一控制器19I输出更高或更低的转矩值，以补偿第一控制差值18I。第一引导变量17I由第一引导变量生成器16I提供。第一控制信号15I用作第一引导变量生成器16I的输入变量，第一控制信号15I例如包括可旋转的轨道部段的期望的且待设定的目标对准。基于该第一控制信号15I，第一引导变量生成器16I选择存储的时间-引导变量特性图，基于该特性图来生成并持续更新第一引导变量17I。
第一引导变量生成器16I接收来自第一通信单元14I的第一控制信号15I。该第一通信单元14I表示与外界的数据接口，并且可以与其它逆变器单元的通信单元且与控制单元12通信。
在本示例性实施例中，与其它通信单元的数据连接经由总线系统5(在此数据环5)形成。由此，每个通信单元14构造成它们与其它通信单元一起指定通信单元中的正好一者作为主通信单元。例如，这种指定可以基于通过网络的已知分散式访问方法来发生。与网络访问方法相反，在此设置为，此时指定的主通信单元首先不再发布该主状态。仅在出现冗余情况并且必须重新指定主通信单元时才出现重新调配。
总线系统5也可以同时表示与控制单元12的连接。在图2中，这通过由标记5‘标识的虚线示出。逆变器单元也可以使用该连接来彼此通信。替代地，逆变器单元4之间的连接5可以通过逆变器单元4之间的电缆连接经由星形或环形连接来实施。然后，控制器彼此通信，并且控制单元通过单独的线路与逆变器单元通信。
通信单元14的基于根据环形拓扑的数据环5的连接在此仅被示例性地理解。也可以想到其它类型的网络，例如，网格或总线连接。然而，总是设置成，通信单元14基本上相同地设计和编程。每个通信单元14合适地且适当地构造成在需要时接管主通信单元的角色。对于主通信单元的调配，通信单元不需要任何外部支持，因此可以独立地执行重新调配。
相反，借助于中央控制单元12的调配将生成所谓的单点故障，这是不期望的。通过根据本发明的设备，即使每个独立的逆变器单元或通信单元分别可能发生故障，只要至少一个通信单元接管主功能就可以保持运行。只要上级逆变器单元借助其组件在很大程度上无差错地起作用，则通信单元就可以履行主功能。在具有三个逆变器单元的本情况下，两个逆变器单元可能发生故障，借此通过单个驱动部分，运行则仍然是可能的。
在本示例中，第一逆变器单元4I的第一通信单元14I此时已被指定为主通信单元。相应的当前主通信单元的上级逆变器单元(当前是第一逆变器单元4I)在下文中被称为主逆变器单元。主逆变器单元的子单元和状态变量也设有前缀名称“主”，在此例如是主控制器19I和主控制变量20I。
主通信单元14I接收来自控制单元12的控制命令24，并且通过向控制单元12发送确认来确认接收。只有主通信单元14I发送确认。
在如图4所示的情况下，第一逆变器单元4I的通信单元14I此时被指定为主通信单元，其由双线框示出。主逆变器单元4I的各个主状态值此时被连续地传送到主通信单元14I。主状态值尤其是主控制器19I的主控制变量20I和主逆变器单元22I的主状态变量22I。主逆变器单元4I仍然以如上针对第一逆变器单元4I进一步描述的方式运行。
逆变器单元21的状态变量22通常可以是逆变器单元21的内部参数，内部参数是在逆变器上传入的控制变量的函数和/或对输出电力P具有影响。
逆变器单元(非主逆变器单元)以及其子单元和状态变量设有前缀“从”。
主逆变器单元的传送到主通信单元14I的主状态值20I、22I被传送到其它从通信单元14II，III。此时，特别特征为，这些主状态值20I、22I由从通信单元14II，III传送至相应分配的从子单元(在此为从控制器19II，III以及从逆变器21II，III)，并且相应的从状态值20II，III、22II，III由此由主状态值20I、22I来代替。因此，在本情况下，主控制变量20I和主状态变量22I分别代替相应的从控制变量20II，III或主状态变量22II，III。可以看出，从控制器19II，III因此空转，即对电动马达2的控制没有施加任何实际影响。在从逆变器单元4II，III的情况下，当前对电动马达2的控制没有贡献的相应的元件因此以虚线示出。
图6示出了冗余的情况。由于失效，第一逆变器单元4I及其主通信单元14I不再能够履行主功能。失效可能是基于相应的位置传感器8I、控制器19I、逆变器单元21I或连接线路的缺陷。该失效由第一通信单元14I识别。直至该时间点，第一逆变器单元4I仍然是主逆变器单元。主通信单元14I此时向其余的通信单元14II，III输出信号，通过输出信号，来联合请求其余的通信单元重新调配主功能。该信号包括第一通信单元14I不再用作主通信单元的信息。
当前的从通信单元此时独立地从它们中间确定新的主通信单元。根据本图示，第二通信单元14II指定为主通信单元；第三通信单元14III仍然是从通信单元。第一逆变器单元4I并因此整个第一驱动部分I此时不运行。全部驱动电力此时通过其余的第二和第三驱动部分II、III提供。逆变器和线圈单元的尺寸设计为使得两个驱动部分足以保持驱动装置的运行而不损失性能。在该时段可以通知服务部门，并且可以在低利用率时段(例如在晚上)修理有缺陷的驱动部分。在不太可能的其余的驱动部分II、III中的一者进一步故障的情况下，仍然保留可运行的驱动部分。后者确保了至少一种性能降低的紧急运行。这尤其意味着，与正常运行相比，可旋转的轨道部段的旋转持续时间延长。在此，尽管容量减小，但仍可以保持电梯系统的运行。然而，已经有帮助的是，紧急运行可以确保可旋转的轨道部段设置成竖直的。因此，可旋转的轨道部段持久地履行竖直轨道部段的功能，使得持久地确保竖直的行驶运行。轿厢在两个井道之间的变换必须在不同的楼层上发生，直至修理为止。
在示例性实施例中，仅以示例的方式，将逆变器的第一控制变量和第一状态变量示为状态值，该第一控制变量和第一状态变量从主逆变器单元传送到各个其它的从逆变器单元并且是其它从逆变器单元的运行的基础。由传感器10提供的实际值或控制差值18也可以作为待传输的控制器变量传输。例如，逆变器21当前运行所凭借的具体电流值可以作为逆变器21的状态变量22传送。
替代地，主逆变器单元4I的传感器值10I(图7)可以通过主通信单元4II分布到从逆变器单元；然后，从控制器19II、19III一起使用相同的主传感器值10I。各个引导变量17可以通过相应的逆变器单元的相应的自引导变量生成器生成(如图7所示)，或者可以由从主逆变器单元通过总线连接5传送(根据图5)。根据其它实施例，如果分配给主传感器单元的传感器发生故障，则提示主逆变器单元的重新分配。
附图标记列表
1 驱动装置
2 电动马达
3 线圈装置
4 逆变器单元
5 数据环
6 定子
7 转子
8 位置传感器
9 电力传输连接
10 位置传感器值
11 向控制单元的确认
12 控制单元
13 控制命令
14 通信单元
15 控制信号
16 引导变量生成器
17 引导变量
18 控制差值
19 控制器
20 控制变量(逆变器单元的状态值)
21 逆变器
22 逆变器的状态变量(逆变器单元的状态值)
50 电梯系统
51 电梯轿厢
52 井道
53 旋转平台
56 静止的第一导轨
57 静止的第二导轨
58 可旋转的第三导轨
I 第一驱动部分
II 第二驱动部分
III 第三驱动部分
P 电力

Claims (8)

1.一种驱动装置(1)，其包括：
电梯系统(50)的可移动的轨道部段(53)，
电动马达(2)，其用于移动可移动的所述轨道部段(53)，其中，所述驱动装置(1)构造成使所述轨道部段(53)以小于360°的旋转角度旋转，
至少一个逆变器单元(4)，其用于向所述电动马达(2)提供电力(P)，
其中，所述逆变器单元(4)构造成接收与可移动的所述轨道部段(53)的位置的相关的控制命令(13)，并且基于所述控制命令提供所述电力(P)，
所述驱动装置(1)形成至少两个驱动部分(I、II、III)，每个驱动部分(I、II、III)包括
-逆变器单元(4I、4II、4III)，
-至少一个线圈装置(3I、3II、3III)，所述线圈装置由分配的所述逆变器单元来供给电力(P)，
其特征在于，
每个逆变器单元(4I、4II、4III)包括通信单元(14I、14II、14III)，所述通信单元设计成接收所述控制命令(13)，
所述通信单元(14I、14II、14III)构造成彼此之间从多个所述通信单元(14I、14II、14III)中指定一个通信单元作为主通信单元(14I)并且将其余的通信单元指定为从通信单元(14II、14III)，并且
所述通信单元(14I、14II、14III)构造成，一旦所述主通信单元(14I)确定相应的所述驱动部分(I)内的错误，则所述主通信单元(14I)提示所述主通信单元的重新调配，且当前的所述主通信单元(14I)被排除在重新调配之外，使得与当前的所述主通信单元(14I)对应的所述驱动部分(I)不再运行，而其余的所述驱动部分(II、III)保持运行以提供所述驱动装置(1)的全部电力，其中，所述逆变器单元(4I、4II、4III)和所述线圈装置(3I、3II、3III)被设计为使得其余的所述驱动部分(II、III)足以保持所述驱动装置(1)的运行而不损失性能。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，
其特征在于，
所述通信单元(14I、14II、14III)构造成在没有与中央控制单元(12)互连的情况下指定所述主通信单元(14I)。
3.根据权利要求2所述的驱动装置，
其特征在于，
所述通信单元(14I、14II、14III)构造成只有主通信单元(14I)有权向所述控制单元(12)发出针对控制命令的接收确认或执行确认(11)。
4.根据权利要求1所述的驱动装置，
其特征在于，
所述主通信单元(14I)构造成接收相关联的所述逆变器单元(4I)的状态值(20I、22I)并将其发送到所述从通信单元(14II、14III)。
5.根据权利要求4所述的驱动装置，
其特征在于，
所述状态值(20I、22I)发送到所述从通信单元(14II、14III)在未与中央控制单元互连的情况下发生。
6.根据权利要求4或5所述的驱动装置，
其特征在于，
所述主通信单元(14I)上级的所述逆变器单元(4I)包括控制器(19I)，并且待发送的状态值表示所述控制器(19)的控制器变量(20)。
7.根据权利要求4或5所述的驱动装置，
其特征在于，
所述逆变器单元(4I、4II、4III)各自均包括逆变器(21)，并且待发送的状态值表示所述逆变器(21)的状态变量(22)。
8.根据权利要求4或5所述的驱动装置，
其特征在于，
所述从通信单元(14II、14III)上级的所述逆变器单元(4II、4III)构造成，即使所述逆变器单元(4II、4III)设计成自身生成相应的状态值(20II、22III；20II、22III)，也使用由所述主通信单元(14I)提供的所述状态值(20I、22I)，以用于提供所述电力(P)。
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