CN111847195A - 一种直线同步电机牵引的磁浮电梯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线同步电机牵引的磁浮电梯，包括电梯井、轿厢和直线同步电机，所述电梯井的前井壁上设置有电梯门，其后井壁上固定有一对彼此平行且间隔设置的H型轨道，直线同步电机包括电机长定子绕组及与其相对设置的电机动子，电机长定子绕组固定于后井壁上且其位于一对H型轨道之间，电机动子固定于轿厢朝向后井壁的面板上，且电机长定子绕组与牵引控制系统连接，电机动子与通电后的电机长定子绕组相互作用，轿厢的上部安装有第一电磁铁，其下部安装有第二电磁铁，第一电磁铁和第二电磁铁分别与悬浮控制器连接，且所述第一电磁铁和第二电磁铁分别与H型轨道产生相反吸力。具有运行速度高、噪音小、维护保养工作量少的优点。

Description

一种直线同步电机牵引的磁浮电梯

技术领域

本发明主要涉及电梯技术领域，具体地说，涉及一种直线同步电机牵引的磁浮电梯。

背景技术

电梯与当今人们的生活息息相关与密不可分。电梯是指服务于建筑物内若干特定的楼层，作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。现有的电梯主要是通过钢缆实现电梯轿厢的上下运行，其不但速度低、噪音大，而且维护保养的工作量也较大。申请号为201922136583.1的中国专利公开了一种直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯，在一定程度上解决了电梯速度低、噪音大的技术问题，但是装置部件繁琐，设备体积较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种直线同步电机牵引的磁浮电梯，可解决现有电梯运行速度低、噪音大、设备体积庞大，组成部件繁琐的缺陷。

本发明提供的一种直线同步电机牵引的磁浮电梯，包括电梯井、设置于电梯井内的轿厢，以及牵引轿厢升降的直线同步电机，所述电梯井的前井壁上设置有电梯门，所述电梯井的后井壁上固定有一对彼此平行且间隔设置的H型轨道，所述直线同步电机包括电机长定子绕组及与其相对设置的电机动子，所述电机长定子绕组固定于后井壁上且其位于一对H型轨道之间，且所述电机长定子绕组与牵引控制系统连接，所述电机动子固定于轿厢朝向后井壁的面板上，所述电机动子与通电后的电机长定子绕组相互作用，用于为轿厢提供牵引力，所述轿厢的上部安装有第一电磁铁，其下部安装有第二电磁铁，所述第一电磁铁和第二电磁铁分别与悬浮控制器连接，且所述第一电磁铁和第二电磁铁分别与H型产生相反吸力，用于为轿厢提供悬浮力。

进一步地，所述轿厢的下部设置有托臂，所述第二电磁铁安装于所述托臂上。

进一步地，一对所述H型轨道对称设置于电机长定子绕组的两侧。

进一步地，所述电机长定子绕组由铁芯和绕组线圈组成，所述绕组线圈缠绕于铁芯设置，所述电机长定子绕组通过铁芯固定于后井壁上。

进一步地，所述第一电磁铁数量为两个，分别对称设置于轿厢的上部；和/或，所述第二电磁铁数量为两个，分别对称设置于轿厢的下部。

进一步地，所述直线同步电机牵引的磁浮电梯还包括用于支撑H型轨道和电机长定子绕组的支撑构件，所述支撑构件固定于电梯井的后井壁上，所述电机长定子绕组安装于支撑构件的中央部位。

进一步地，所述电机动子安装于所述轿厢朝向后井壁的面板上的中央位置。

进一步地，所述电机动子由若干个按NS顺序依次排列的永磁体组成。

进一步地，所述第一电磁铁与H型轨道上靠近轿厢的一侧产生指向电梯井的后井壁的吸力，所述第二电磁铁与H型轨道上靠近电梯井的后井壁的一侧产生背离电梯井的后井壁的吸力。

进一步地，所述直线同步电机牵引的磁浮电梯还包括与悬浮控制器连接的悬浮传感器和斩波器，所述悬浮传感器安装于第一电磁铁与H型轨道之间，以及第二电磁铁与H型轨道之间，用于测量悬浮间隙；所述斩波器还分别与第一电磁铁和第二电磁铁连接。

本发明的磁浮电梯，包括电梯井、设置于电梯井内的轿厢，以及牵引轿厢升降的直线同步电机，所述电梯井的前井壁上设置有电梯门，所述电梯井的后井壁上固定有一对彼此平行且间隔设置的H型轨道，所述直线同步电机包括电机长定子绕组及与其相对设置的电机动子，所述电机长定子绕组固定于后井壁上且其位于一对H型轨道之间，所述电机动子固定于轿厢朝向后井壁的面板上，且所述电机长定子绕组与牵引控制系统连接，所述电机动子与通电后的电机长定子绕组相互作用，用于为轿厢提供牵引力，所述轿厢的上部安装有第一电磁铁，其下部安装有第二电磁铁，所述第一电磁铁和第二电磁铁分别与悬浮控制器连接，且所述第一电磁铁和第二电磁铁分别与H型产生相反吸力，用于为轿厢提供悬浮力。相比现有及技术，本发明采用一对H型轨道，用于实现轿厢横向自稳定，并基于磁浮原理通过第一电磁铁和第二电磁铁使轿厢悬浮于空中，并达到力矩平衡；同时，使用直线同步电机牵引，降低了轿厢质量，提高了电机效率，可大大增加电梯运行速度，具有运行速度高、噪音小、维护保养工作量少的优点。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一实施例的直线同步电机牵引的磁浮电梯的结构示意图；

图2是图1剖视图；

图3是图1的俯视图。

附图标记说明：

电梯井-1 轿厢-2

电梯门-3 H型轨道-4

电机长定子绕组-5 电机动子-6

第一电磁铁-7 第二电磁铁-8

托臂-9 悬浮控制器-10

绕组线圈-51 铁芯-52

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明中，术语“第一”、“第二”主要用于区分不同的部件，但不对部件进行具体限制。此外，使用的方位如“上”、“下”、“前”、“后”均以图1所示的视图为基准，垂直纸面向上为上，垂直纸面向下为下，垂直纸面向右为后，垂直纸面向左为前。

如图1至图3所示，该实施例的磁浮电梯包括电梯井1、轿厢2、电梯门3、直线同步电机、H型轨道4、牵引控制系统、第一电磁铁7、第二电磁铁8和悬浮控制器10，且直线同步电机包括电机长定子绕组5及与其相对设置的电机动子6，其中，轿厢2在直线同步电机的牵引下于电梯井1内上下升降，H型轨道4的数量为一对，一对H型轨道4彼此平行且间隔地固定安装于电梯井1的后井壁上，电梯门3设置于电梯井1的前井壁上，电机长定子绕组5固定于后井壁上且其位于一对H型轨道4之间，电机动子6固定于轿厢2朝向后井壁的面板上，电梯门3与朝向电梯井1的前井壁设置，且电机动子6与牵引控制系统连接，牵引控制系统的结构参照现有技术，在牵引控制系统的控制下，电机长定子绕组5通过电流与轿厢2上的电机动子6之间产生向上的牵引力，从而实现电梯的向上运行，当轿厢2要往下运行时，轿厢2在重力作用下向下运行，直线同步电机在牵引控制系统的作用下，产生制动力，控制轿厢2以设定速度往下运行，同时，轿厢2的上部安装有第一电磁铁7，其下部安装有第二电磁铁8，前述悬浮控制器10分别与第一电磁铁7和第二电磁铁8连接，且所述第一电磁铁7和第二电磁铁8分别与H型轨道产生相反吸力，用于为轿厢2提供悬浮力。需要说明的是，第一电磁铁7与第二电磁铁8产生的悬浮力使轿厢2与电梯井1无接触。优选地，第一电磁铁7在悬浮控制器10的作用下，与H型轨道4上靠近轿厢2的一侧产生指向电梯井1的后井壁的吸力；第二电磁铁8在悬浮控制器10的作用下，与H型轨道4上靠近电梯井1后井壁的一侧产生背离电梯井1的后井壁的吸力，这两个力在牵引控制系统作用下实现力矩平衡，从而使第一电磁铁7和第二电磁铁8分别与H型轨道4表面保持额定的悬浮间隙，进而使整个轿厢2脱离H型轨道4，保证轿厢2的无接触运行。同时在横向上，当第一电磁铁7和第二电磁铁8与H型轨道4有横向偏移时，由偏移产生的导向力使第一电磁铁7和第二电磁铁8向偏移相反的方向运动，进而实现轿厢2的横向自稳定。

在图1和图3所示的实施例中，第一电磁铁7数量为两个，分别对称设置于轿厢2的上部；和/或，第二电磁铁8数量为两个，分别对称设置于轿厢2的下部。应当清楚，第一电磁铁7和第二电磁铁8也可以为更多个，其均可以实现本发明的技术效果。

作为本发明的优选实施例，本发明的磁浮电梯还包括托臂9和支撑构件，其中，托臂9用于安装第二电磁铁8，其设置于轿厢2的下部；支撑构件用于支撑H型轨道4和电机长定子绕组5，其固定于电梯井1的后井壁上，具体地，电机长定子绕组5安装于支撑构件的中央部位，一对H型轨道4安装于支撑构件上，且其对称设置于电机长定子绕组5的两侧，电机动子6安装于所述轿厢2朝向后井壁的面板上的中央位置。优选地，电机动子6由若干个按NS顺序依次排列的永磁体组成。

同时，如图2和图3所示，电机长定子绕组5由铁芯52和绕组线圈51组成，绕组线圈51缠绕于铁芯52设置，具体地，电机长定子绕组5通过铁芯52固定于后井壁上。需要说明的是，铁芯52由若干叠片叠加而成。

此外，在进一步地技术方案中，上述磁浮电梯还包括与悬浮控制器10连接的悬浮传感器和斩波器，此时，悬浮控制器10、悬浮传感器、斩波器、第一电磁铁7和第二电磁铁8共同组成了本发明磁浮电梯的悬浮控制系统，悬浮传感器安装于第一电磁铁7与H型轨道4之间，以及第二电磁铁8与H型轨道4之间，用于测量悬浮间隙；斩波器还分别与第一电磁铁7和第二电磁铁8连接。悬浮传感器测量电磁铁与H型轨道之间的间隙(悬浮间隙)，悬浮控制器10接收悬浮传感器信号(即悬浮传感器测量的悬浮间隙)，经预设的悬浮控制算法得到电磁铁线圈电流，经斩波器输出分别至第一电磁铁7和第二电磁铁8，以实现第一电磁铁7和第二电磁铁8的稳定悬浮。

综上所述，本发明在电梯井1的后井壁上固定有一对H型轨道4，在轿厢2的上部装有第一电磁铁7，在悬浮控制器10的作用下，与H型轨道4外侧的轨道产生吸力，吸力的方向指向电梯井1的后井壁，在轿厢2的下部设置有托臂9，托臂9上安装第二电磁铁8，在悬浮控制器10作用下，该第二电磁铁8与H型轨道4内侧的轨道产生吸力，吸力的方向背离电梯井1的后井壁，这两个力实现力矩平衡，从而使轿厢2稳定悬浮，此外，当轿厢2相对H型轨道4有横向偏移时，第一电磁铁7和第二电磁铁8相对H型轨道4偏移，第一电磁铁7和第二电磁铁8产生导向力，使轿厢2恢复到中央位置，实现轿厢2的横向自稳定，实现第一电磁铁7和第二电磁铁8对轿厢2的导向。同时，本发明将电机长定子绕组5作为直线同步电机的长定子，若干个按NS顺序依次排列的永磁体作为直线同步电机的动子，在牵引控制系统的控制下，电机长定子绕组5通过电流与轿厢2上的电机动子6之间产生向上的牵引力，从而实现电梯的向上运行，当轿厢2要往下运行时，轿厢2在重力作用下向下运行，直线同步电机在牵引控制系统的作用下，产生制动力，控制轿厢2以设定速度往下运行，完成直线同步电机对磁浮电梯的牵引，相比现有技术，具有运行速度高、噪音小、维护保养工作量少的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直线同步电机牵引的磁浮电梯，包括电梯井(1)、设置于电梯井(1)内的轿厢(2)，以及牵引轿厢(2)升降的直线同步电机，所述电梯井(1)的前井壁上设置有电梯门(3)，其特征在于，所述电梯井(1)的后井壁上固定有一对彼此平行且间隔设置的H型轨道(4)，所述直线同步电机包括电机长定子绕组(5)及与其相对设置的电机动子(6)，所述电机长定子绕组(5)固定于后井壁上且其位于一对H型轨道(4)之间，且所述电机长定子绕组(5)与牵引控制系统连接，所述电机动子(6)固定于轿厢(2)朝向后井壁的面板上，所述电机动子(6)与通电后的电机长定子绕组(5)相互作用，用于为轿厢(2)提供牵引力，所述轿厢(2)的上部安装有第一电磁铁(7)，其下部安装有第二电磁铁(8)，所述第一电磁铁(7)和第二电磁铁(8)分别与悬浮控制器(10)连接，且所述第一电磁铁(7)和第二电磁铁(8)分别与H型轨道(4)产生相反吸力，用于为轿厢(2)提供悬浮力。

2.根据权利要求1所述的直线同步电机牵引的磁浮电梯，其特征在于，所述轿厢(2)的下部设置有托臂(9)，所述第二电磁铁(8)安装于所述托臂(9)上。

3.根据权利要求2所述的直线同步电机牵引的磁浮电梯，其特征在于，一对所述H型轨道(4)对称设置于电机长定子绕组(5)的两侧。

4.根据权利要求1所述的直线同步电机牵引的磁浮电梯，其特征在于，所述电机长定子绕组(5)由铁芯(52)和绕组线圈(51)组成，所述绕组线圈(51)缠绕于铁芯(52)设置，所述电机长定子绕组(5)通过铁芯(52)固定于后井壁上。

5.根据权利要求1所述的直线同步电机牵引的磁浮电梯，其特征在于，所述第一电磁铁(7)数量为两个，分别对称设置于轿厢(2)的上部；和/或，所述第二电磁铁(8)数量为两个，分别对称设置于轿厢(2)的下部。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的直线同步电机牵引的磁浮电梯，其特征在于，还包括用于支撑H型轨道(4)和电机长定子绕组(5)的支撑构件，所述支撑构件固定于电梯井(1)的后井壁上，所述电机长定子绕组(5)安装于支撑构件的中央部位。

7.根据权利要求6所述的直线同步电机牵引的磁浮电梯，其特征在于，所述电机动子(6)安装于所述轿厢(2)朝向后井壁的面板上的中央位置。

8.根据权利要求1所述的直线同步电机牵引的磁浮电梯，其特征在于，所述电机动子(6)由若干个按NS顺序依次排列的永磁体组成。

9.根据权利要求1所述的直线同步电机牵引的磁浮电梯，其特征在于，所述第一电磁铁(7)与H型轨道(4)上靠近轿厢(2)的一侧产生指向电梯井(1)的后井壁的吸力，所述第二电磁铁(8)与H型轨道(4)上靠近电梯井(1)后井壁的一侧产生背离电梯井(1)的后井壁的吸力。

10.根据权利要求1所述的直线同步电机牵引的磁浮电梯，其特征在于，还包括与悬浮控制器(10)连接的悬浮传感器和斩波器，所述悬浮传感器安装于第一电磁铁(7)与H型轨道(4)之间，以及第二电磁铁(8)与H型轨道(4)之间，用于测量悬浮间隙；所述斩波器还分别与第一电磁铁(7)和第二电磁铁(8)连接。

Images