CN111115421A - 基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统 - Google Patents

基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统 Download PDF

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Abstract

本发明基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，属于电梯领域，具体涉及一种电梯平衡装置；提出一种通过动量轮来平衡电梯轿厢的动态平衡系统；技术方案为：基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，包括：电梯轿厢、动量轮、电机、角度测量模块、控制器和电源；所述电梯轿厢上端面中心固定有角度测量模块，所述电梯轿厢上水平固定有至少两个电机，所述电机输出轴上同轴固定有动量轮，所述控制器分别与角度测量模块和电机电气连接，所述电源为整个基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统提供电力。

Description

基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统
技术领域
本发明基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，属于电梯领域，具体涉及一种电梯平衡装置。
背景技术
导靴是电梯导轨与轿厢之间的可以滑动的尼龙块，叫导靴，它可以将轿厢固定在导轨上，让轿厢只可以上下移动，导靴上部还有油杯，减少靴衬与导轨的摩擦力。
电梯导靴分滚动导靴和滑动导靴，均可起到防护电梯轿厢晃动情况发生。但是导靴往复摩擦，损耗较大，存在安全隐患。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种通过动量轮来平衡电梯轿厢的主动的动态平衡系统。
为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案为：
基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，包括：电梯轿厢、动量轮、电机、角度测量模块、控制器和电源；所述电梯轿厢上端面中心固定有角度测量模块，所述电梯轿厢上水平固定有至少两个电机，所述电机输出轴上同轴固定有动量轮，所述控制器分别与角度测量模块和电机电气连接，所述电源为整个基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统提供电力。
若干电机固定于电梯轿厢上端面或者下端面。
若干所述电机在水平投影面上均匀分布，且若干所述电机在水平投影面上的中心与电梯轿厢的竖直中线重合。
所述动量轮上设置有连接中轴，所述连接中轴通过联轴器与电机输出轴连接。
所述连接中轴上套装有轴承，所述轴承外圈与电梯轿厢固定连接。
所述控制器为PID控制器。
所述角度测量模块为陀螺仪。
所述电梯轿厢动态平衡调整系统还包括变频器和编码器，所述控制器分别与陀螺仪和若干变频器电气连接，每个所述变频器电流输出端均与一个电机电气连接，每个所述变频器信号接收端还有一个编码器电气连接，所述编码器设置与电机输出轴上。
所述变频器与控制器之间采用RS485协议通讯。
所述陀螺仪与控制器之间采用RS485协议通讯。
所述电机为步进电机。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明可通过动量轮来快速实现电梯轿厢的平衡，相较于过去减少了导靴，降低了与轨道之间的磨损，人在电梯上晃动感觉降低，提高了舒适性与安全性。
附图说明
图1为本发明实施例2结构意图。
图2为本发明实施例2的俯视图。
图3为本发明实施例4的俯视图。
图4为本发明实施例3的俯视图。
图5为本发明实施例3的侧视图。
图6为本发明实施例1的结构示意图。
图7为本发明实施例1的俯视图。
图8为本发明的电路示意图。
图中：1为电梯轿厢，2为动量轮，3为电机，4为角度测量模块，5为控制器。
具体实施方式
为进一步理解本发明，下面结合附图和实施例详细阐述：
实施例1
如图6、图7和图8所示：基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，包括：电梯轿厢1、动量轮2、电机3、角度测量模块4、控制器5和电源；所述电梯轿厢1上端面中心固定有角度测量模块4，所述电梯轿厢1上水平固定有两个电机3，所述电机3输出轴上同轴固定有动量轮2，所述控制器5分别与角度测量模块4和电机3电气连接，所述电源为整个基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统提供电力。
两个电机3中一个固定于电梯轿厢1上端面。
另一个电机3固定于电梯轿厢1下端面。
两个所述电机3在水平投影面上均匀分布，且若干所述电机3在水平投影面上的中心与电梯轿厢1的竖直中线重合。
所述动量轮2上设置有连接中轴，所述连接中轴通过联轴器与电机3输出轴连接。
所述连接中轴上套装有轴承，所述轴承外圈与电梯轿厢1固定连接。
所述控制器5为PID控制器。
所述角度测量模块4为陀螺仪。
所述电梯轿厢动态平衡调整系统还包括变频器和编码器，所述控制器5分别与陀螺仪和若干变频器电气连接，每个所述变频器电流输出端均与一个电机3电气连接，每个所述变频器信号接收端还有一个编码器电气连接，所述编码器设置与电机3输出轴上。
所述变频器与控制器5之间采用RS485协议通讯。
所述陀螺仪与控制器5之间采用RS485协议通讯。
实施例2
如图1、图2和图8所示：基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，包括：电梯轿厢1、动量轮2、电机3、角度测量模块4、控制器5和电源；所述电梯轿厢1上端面中心固定有角度测量模块4，所述电梯轿厢1上水平固定有三个电机3，所述电机3输出轴上同轴固定有动量轮2，所述控制器5分别与角度测量模块4和电机3电气连接，所述电源为整个基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统提供电力。
三个电机3固定于电梯轿厢1上端面上。
三个所述电机3在水平投影面上均匀分布，且三个所述电机3在水平投影面上的中心与电梯轿厢1的竖直中线重合。
所述动量轮2上设置有连接中轴，所述连接中轴通过联轴器与电机3输出轴连接。
所述连接中轴上套装有轴承，所述轴承外圈与电梯轿厢1固定连接。
所述控制器5为PID控制器。
所述角度测量模块4为陀螺仪。
所述电梯轿厢动态平衡调整系统还包括变频器和编码器，所述控制器5分别与陀螺仪和若干变频器电气连接，每个所述变频器电流输出端均与一个电机3电气连接，每个所述变频器信号接收端还有一个编码器电气连接，所述编码器设置与电机3输出轴上。
所述变频器与控制器5之间采用RS485协议通讯。
所述陀螺仪与控制器5之间采用RS485协议通讯。
实施例3
如图4、图5和图8所示：基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，包括：电梯轿厢1、动量轮2、电机3、角度测量模块4、控制器5和电源；所述电梯轿厢1上端面中心固定有角度测量模块4，所述电梯轿厢1上水平固定有四个电机3，所述电机3输出轴上同轴固定有动量轮2，所述控制器5分别与角度测量模块4和电机3电气连接，所述电源为整个基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统提供电力。
两个电机3固定于电梯轿厢1上端面上。
两个电机3固定于电梯轿厢1下端面上。
四个所述电机3在水平投影面上均匀分布，且四个所述电机3在水平投影面上的中心与电梯轿厢1的竖直中线重合。
所述动量轮2上设置有连接中轴，所述连接中轴通过联轴器与电机3输出轴连接。
所述连接中轴上套装有轴承，所述轴承外圈与电梯轿厢1固定连接。
所述控制器5为PID控制器。
所述角度测量模块4为陀螺仪。
所述电梯轿厢动态平衡调整系统还包括变频器和编码器，所述控制器5分别与陀螺仪和若干变频器电气连接，每个所述变频器电流输出端均与一个电机3电气连接，每个所述变频器信号接收端还有一个编码器电气连接，所述编码器设置与电机3输出轴上。
所述变频器与控制器5之间采用RS485协议通讯。
所述陀螺仪与控制器5之间采用RS485协议通讯。
实施例4
如图1、图3和图8所示：基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，包括：电梯轿厢1、动量轮2、电机3、角度测量模块4、控制器5和电源；所述电梯轿厢1上端面中心固定有角度测量模块4，所述电梯轿厢1上水平固定有四个电机3，所述电机3输出轴上同轴固定有动量轮2，所述控制器5分别与角度测量模块4和电机3电气连接，所述电源为整个基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统提供电力。
四个电机3固定于电梯轿厢1上端面上。
四个所述电机3在水平投影面上均匀分布，且四个所述电机3在水平投影面上的中心与电梯轿厢1的竖直中线重合。
所述动量轮2上设置有连接中轴，所述连接中轴通过联轴器与电机3输出轴连接。
所述连接中轴上套装有轴承，所述轴承外圈与电梯轿厢1固定连接。
所述控制器5为PID控制器。
所述角度测量模块4为陀螺仪。
所述电梯轿厢动态平衡调整系统还包括变频器和编码器，所述控制器5分别与陀螺仪和若干变频器电气连接，每个所述变频器电流输出端均与一个电机3电气连接，每个所述变频器信号接收端还有一个编码器电气连接，所述编码器设置于电机3输出轴上。
所述变频器与控制器5之间采用RS485协议通讯。
所述陀螺仪与控制器5之间采用RS485协议通讯。
以本实施例进行论述：
根据《GB 26465-2011消防电梯制造与安装规范》中5.2.4规定，消防电梯从消防员入口层到顶层的运行时间宜不超过60s，参照此条标准，本文中电梯的最长运行时间为60s。
根据《TSG T7001-2009电梯监督检验与定期检验规则——曳引与强制驱动电梯》中4.6规定，载重100kg的电梯，最大面积不能超过0.37m2，某品牌此规格电梯轿厢长宽为0.5m*0.5m。
例如以50公斤的人员进入电梯计算，该人员站在电梯一角，此时电梯偏转最大。
电梯受到向下的重力G；
重力力矩为M；
转动惯量为J；
角加速度为α；
根据合外力矩=角加速度*转动惯量可知：
M’=J*α；
其中M’=1/2M，（在同一中轴上设置两个动量轮），J为动量轮2转动惯量，以动量轮2的质量500kg，半径0.5m，圆环截面积s=20.3cm2为例，转动惯量J=12.5kg.m2；
M=GL=50kg*10N/kg*0.25m=125N·m；
即α=5rad/s2；
即工作60s后电机3的转速W=α*60s=2867r/min。
即电机3的最大转速大于3000 r/min即可满足工作需求。
本发明中变频器采用爱德利SD4-375M，输入电压380V，工作频率50Hz。
所述电机3采用爱德利MA4-7500M，功率7.5kW，最高转速6000转/分。
所述编码器采用E6B2-CWZ1X。
本发明以实施例3阐述具体工作方式：
所述电梯轿厢1上端面的四个电机3均匀分布，其中两个电机3处于X轴上，另外两个电机3处于Y轴上，所述角度测量模块4采集电梯轿厢1在X轴（与门垂直）方向和Y轴（与门平行）方向上的偏载量数据，再传输给控制器5；
控制器5通过欧拉-拉格朗日运动方程的算法，将数据经过处理，找到处理扰动的最优解决方案，再转变为电机3的转速信号，将信号输出给变频器；变频器控制电机3的旋转方向与角加速度，带动动量轮2产生反向力矩，抵消偏载，维持电梯轿厢1平衡；通过连接在电机3输出轴的编码器，将转速信号反馈给变频器；PID自动控制子系统在工作期间，还将同时接收来自角度测量模块4的偏载信号，再与变频器给出的转速反馈信号，形成一个闭环控制，实现实时检测、快速响应和动态调整。所有传感器及控制器的输入输出信号均采用RS485协议经行传输，协议统一、技术成熟、抗干扰能力强。
上述实施方式仅示例性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，其特征在于，包括：电梯轿厢（1）、动量轮（2）、电机（3）、角度测量模块（4）、控制器（5）和电源；所述电梯轿厢（1）上端面中心固定有角度测量模块（4），所述电梯轿厢（1）上水平固定有至少两个电机（3），所述电机（3）输出轴上同轴固定有动量轮（2），所述控制器（5）分别与角度测量模块（4）和电机（3）电气连接，所述电源为整个基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统提供电力。
2.根据权利要求1所述基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，其特征在于：若干电机（3）固定于电梯轿厢（1）上端面或者下端面。
3.根据权利要求2所述基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，其特征在于：若干所述电机（3）在水平投影面上均匀分布，且若干所述电机（3）在水平投影面上的中心与电梯轿厢（1）的竖直中线重合。
4.根据权利要求3所述基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，其特征在于：所述动量轮（2）上设置有连接中轴，所述连接中轴通过联轴器与电机（3）输出轴连接。
5.根据权利要求4所述基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，其特征在于：所述连接中轴上套装有轴承，所述轴承外圈与电梯轿厢（1）固定连接。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，其特征在于：所述控制器（5）为PID控制器。
7.根据权利要求6所述基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，其特征在于：所述角度测量模块（4）为陀螺仪。
8.根据权利要求7所述基于动量轮的电梯轿厢动态平衡调整系统，其特征在于：所述电梯轿厢动态平衡调整系统还包括变频器和编码器，所述控制器（5）分别与陀螺仪和若干变频器电气连接，每个所述变频器电流输出端均与一个电机（3）电气连接，每个所述变频器信号接收端还有一个编码器电气连接，所述编码器设置与电机（3）输出轴上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113697643A (zh) * 2021-08-17 2021-11-26 杭州职业技术学院 一种能够保持轿厢平衡的电梯

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