CN111874778A - 一种螺杆电梯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种螺杆电梯，属于电梯技术领域。包括纵向井道、轿厢、导轨和若干根螺杆，轿厢与螺杆连接，导轨固定设置在纵向井道的内壁上，每根螺杆与轿厢之间均设置有一驱动控制机构，驱动控制机构包括与螺杆配合的螺纹套，螺纹套外转动连接有一套管，套管的中部与螺纹套的内壁之间形成一安装腔，螺纹套上花键连接有位于安装腔内的转子，转子上设置有若干永磁条，套管的内壁上设置有若干条周向均匀分布的定子铁芯，各定子铁芯上绕设有通电线圈，定子铁芯位于套管的中部，转子的上端与螺纹套之间连接有复位弹簧一，转子的下端与螺纹套之间连接有复位弹簧二。本发明具有舒适性好、结构简单等优点。

Description

一种螺杆电梯

技术领域

本发明属于电梯技术领域，涉及一种螺杆电梯。

背景技术

螺杆电梯利用螺杆的旋转顶着轿厢上升和下降的电梯结构，螺杆电梯对节约建筑面积、减少土建面积、降低电梯成本和运行稳定性都有积极的效果，但是它的机械噪音偏大，舒适度也相比曳引式和液压式的电梯要略差，由螺杆端部进行驱动也使螺杆电梯的运行行程受限。

在螺杆电梯的驱动方式和制动方式上，现有技术没有较好的解决方案，大都是通过螺杆端部设置电机对螺杆进行驱动，通过对电机进行制动实现平层控制和应急，由于螺杆电梯对螺杆的平整度和精度要求较高，由端部驱动的方式不仅容易造成螺杆应力集中和磨损，而且还会在轿厢运行至螺杆中部时造成螺杆变形，严重时可能造成轿厢卡死，具有安全隐患。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种螺杆电梯，本发明所要解决的技术问题是如何简化电梯的结构、提高电梯舒适性。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种螺杆电梯，其特征在于，包括纵向井道、轿厢、导轨和若干根螺杆，所述轿厢与螺杆连接，所述导轨固定设置在纵向井道的内壁上，每根螺杆与轿厢之间均设置有一驱动控制机构，所述驱动控制机构包括与螺杆配合的螺纹套，螺纹套外转动连接有一套管，所述套管的中部与螺纹套的内壁之间形成一安装腔，所述螺纹套上花键连接有位于安装腔内的转子，所述转子上设置有若干永磁条，所述套管的内壁上设置有若干条周向均匀分布的定子铁芯，各定子铁芯上绕设有通电线圈，所述定子铁芯位于套管的中部，所述转子的上端与螺纹套之间连接有复位弹簧一，所述转子的下端与螺纹套之间连接有复位弹簧二，所述套管与导轨配合能够在限制套管旋转的情况下纵向滑移。

进一步的，在螺纹套不受外力作用的情况下，所述定子铁芯的上端高出转子的顶部，所述定子铁芯的下端高出转子的底部。

进一步的，所述转子上的若干永磁条的分布规律为：磁极方向与螺纹套的径线平行，各永磁条在转子外壁面形成螺旋状的导槽，相邻永磁条之间、永磁条与转子之间通过树脂粘结和固定；所述安装腔内填充有液压油。

进一步的，所述转子上开设有若干个贯穿转子上下两端的流通孔。

进一步的，所述流通孔为设置在转子上的相邻花键槽之间的流通槽与螺纹套的外壁面合围形成。

进一步的，所述螺纹套的两端分别具有一轴肩，所述轴肩与套管之间通过轴承连接，所述复位弹簧一的上端和复位弹簧二的下端分别抵靠在螺纹套上下两端的两个轴肩上。

进一步的，所述导轨上开设有若干平层定位孔，所述套管上连接有安装块，所述安装块上具有与导轨适配的滑槽，所述安装块上具有电磁控制的插销，所述插销能够插入平层定位孔内。

进一步的，各通电线圈并联后与一设置在轿厢内的控制器相连。

控制器为根据需要控制通电线圈电流大小和电流方向的电单元，显然其为领域内常规手段，在此不予赘述。

进一步的，所述轿厢内设置有一油泵，所述油泵的进油端连接一油箱，所述油泵的出油端连接安装腔，所述安装腔与油泵出油端之间设置有散热器。

通过油泵对安装腔内的液压油进行循环，并对液压油进行冷却散热，油泵的驱动力较小，仅用于对液压油的循环流通。

转子、定子铁芯和绕设在定子铁芯上的通电线圈三者形成一外置线圈的电机，通电线圈位于套管上，无需电刷等结构。

工作过程如下：

电梯上行：电梯上行的起始阶段，转子和螺杆同步旋转，在螺纹套和导轨的限位配合下，轿厢纵向上移，起步阶段，由于存在纵向惯性力，转子在安装腔内位于较低的位置，即转子上的永磁条相比初始状态有更多的永磁条位于定子铁芯的下端，不能够被有效利用，通电线圈通电后产生对转子的扭矩较小，即电梯平缓起步；当轿厢运行速度接近匀速的过程中，转子在复位弹簧一和复位弹簧二的作用下逐步恢复初始状态，即较多永磁条进入有效区域，产生较大的扭矩作用在转子上，这个过程中进入有效区域的永磁条是逐渐增多的，即螺杆的驱动力是逐渐增加的，确保了轿厢纵向运行的平稳，提高舒适性。

电梯上行过程中减速平层：控制通电线圈的电流方与驱动电梯上行时的电流方向相反，在惯性力作用下，轿厢相对转子纵向上移，转子上的有效磁场减少，通电线圈给予转子的反向驱动力较小，避免制动力过大造成轿厢的不平稳和螺杆的损伤，在轿厢运行速度被降低后，转子的有效磁场增多，制动力增大，直至轿厢被制动停运，为了使平层位置准确，通过平层定位孔和插销实现定位，插销通过弹簧压紧的方式，在达到指定位置后能够在电磁阀的控制下插入平层定位孔内。

电梯上行过程中，转子上的导槽作用下，液压油在转子下方的安装腔内形成正压，而在转子上方的安装腔内形成负压，使转子在一定转速下能够处于最大有效磁场的位置，因为轿厢上行需要克服轿厢载重，其所需的驱动力更大，但是在起步阶段，即转子转速较小的阶段，液压的作用极小，螺纹套相对套管的位置主要受惯性力影响。

电梯下行：控制通电线圈使电流方向与电梯上行时的电流方相反，电流大小相比电梯上行时较小，电梯下行的起始阶段，转子和螺杆同步旋转，轿厢纵向下移，起步阶段，由于存在纵向惯性力，转子在安装腔内位于较高的位置，即转子的有效磁较多，即螺杆以较大扭矩起步；当轿厢运行速度接近匀速的过程中，转子在复位弹簧一和复位弹簧二的作用下逐步恢复初始状态，加上转子转动下造成转子上端的安装腔内液压大于下端的安装腔内的液压，转子趋于靠近安装腔下端的位置，该状态下转子的有效磁场被快速减少，即处于下行控速的状态，克服轿厢重力，这个过程中进入有效区域的永磁条是逐渐减少的，即螺杆的驱动力是逐渐减弱的，确保了轿厢纵向下移的平稳。

电梯下行过程中减速平层：控制通电线圈的电流方向与驱动电梯下行时的方向相反，在惯性力作用下，轿厢相对转子纵向下移，转子上的有效磁场增大，通电线圈给予转子的反向驱动力增大，基于下行时通电线圈的电流较小，该制动力也是很大，在轿厢运行速度被降低后，转子的有效磁场进一步增多，制动力进一步增大，直至轿厢被制动停运，为了使平层位置准确，同样可以通过平层定位孔实现定位，可以看出，与上下平层过程中一样，在下行平层过程中其制动力也是逐渐增大的，适应平层时所需的平稳性和舒适性。

本方案具有优势在于：

1、在电梯上行平层时，其制动力是由小增大的，能够缓和减速的冲击，在上行平层时不需要迅速制动，因为轿厢上行本来就存在阻力；在电梯下行平层时，其制动力是由小至略微增大，然后迅速减小的，在遏制下行时轿厢惯性力的情况下，迅速减小递减制动力，以达到较高的舒适性和平层平稳性。

2、驱动螺杆旋转的扭矩和驱动螺杆止停的扭矩都不是刚性作用在螺杆上的，而是柔性的，即免接触式的，且作用力位置随着轿厢的移动而移动，避免了对螺杆在没有轴向限位的情况下造成较大的外力，从而能够防止螺杆受力形变。

3、转子和定子铁芯等部件均处于油浸状态，高温影响较小，对螺杆实现了自动润滑。

4、本电梯的驱动控制机构对整体结构进行了极大的简化，井道占用空间极小，且实现了驱动、制动一体实现。

附图说明

图1是平衡状态下本去控制机构的结构示意图

图2是较多有效磁场时控制机构的结构示意图。

图3是较少有效磁场时控制机构的结构示意图。

图4是图2中A-A方向的截面图。

图5是转子的平面结构示意图。

图中，1、轿厢；2、导轨；3、螺杆；41、螺纹套；42、套管；43、安装腔；44、转子；45、复位弹簧一；46、复位弹簧二；47、流通孔；51、永磁条；52、定子铁芯；53、通电线圈；54、导槽。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图4和图5所示，包括纵向井道、轿厢1、导轨2和若干根螺杆3，轿厢1与螺杆3连接，导轨2固定设置在纵向井道的内壁上，每根螺杆3与轿厢1之间均设置有一驱动控制机构，驱动控制机构包括与螺杆3配合的螺纹套41，螺纹套41外转动连接有一套管42，套管42的中部与螺纹套41的内壁之间形成一安装腔43，螺纹套41上花键连接有位于安装腔43内的转子44，转子44上设置有若干永磁条51，套管42的内壁上设置有若干条周向均匀分布的定子铁芯52，各定子铁芯52上绕设有通电线圈53，定子铁芯52位于套管42的中部，转子44的上端与螺纹套41之间连接有复位弹簧一45，转子44的下端与螺纹套41之间连接有复位弹簧二46，套管42与导轨2配合能够在限制套管42旋转的情况下纵向滑移。

在螺纹套41不受外力作用的情况下，定子铁芯52的上端高出转子44的顶部，定子铁芯52的下端高出转子44的底部。

转子44上的若干永磁条51的分布规律为：磁极方向与螺纹套41的径线平行，各永磁条51在转子44外壁面形成螺旋状的导槽54，相邻永磁条51之间、永磁条51与转子44之间通过树脂粘结和固定；安装腔43内填充有液压油。

转子44上开设有若干个贯穿转子44上下两端的流通孔47。

流通孔47为设置在转子44上的相邻花键槽之间的流通槽与螺纹套41的外壁面合围形成。

螺纹套41的两端分别具有一轴肩，轴肩与套管42之间通过轴承连接，复位弹簧一45的上端和复位弹簧二46的下端分别抵靠在螺纹套41上下两端的两个轴肩上。

导轨2上开设有若干平层定位孔，套管42上连接有安装块，安装块上具有与导轨2适配的滑槽，安装块上具有电磁控制的插销，插销能够插入平层定位孔内。

各通电线圈53并联后与一设置在轿厢1内的控制器相连。控制器为根据需要控制通电线圈53电流大小和电流方向的电单元，显然其为领域内常规手段，在此不予赘述。

轿厢1内设置有一油泵，油泵的进油端连接一油箱，油泵的出油端连接安装腔43，安装腔43与油泵出油端之间设置有散热器。通过油泵对安装腔43内的液压油进行循环，并对液压油进行冷却散热，油泵的驱动力较小，仅用于对液压油的循环流通。

转子44、定子铁芯52和绕设在定子铁芯52上的通电线圈53三者形成一外置线圈的电机，通电线圈53位于套管42上，无需电刷等结构。

工作过程如下：

电梯上行：电梯上行的起始阶段，转子44和螺杆3同步旋转，在螺纹套41和导轨2的限位配合下，轿厢1纵向上移，起步阶段，由于存在纵向惯性力，转子44在安装腔43内位于较低的位置，即如图3所示的位置，即转子44上的永磁条51相比初始状态有更多的永磁条51位于定子铁芯52的下端，不能够被有效利用，通电线圈53通电后产生对转子44的扭矩较小，即电梯平缓起步；当轿厢1运行速度接近匀速的过程中，转子44在复位弹簧一45和复位弹簧二46的作用下逐步恢复初始状态，即如图1所示的位置，即较多永磁条51进入有效区域，产生较大的扭矩作用在转子44上，这个过程中进入有效区域的永磁条51是逐渐增多的，即螺杆3的驱动力是逐渐增加的，确保了轿厢1纵向运行的平稳，提高舒适性。

电梯上行过程中减速平层：控制通电线圈53的电流方与驱动电梯上行时的电流方向相反，在惯性力作用下，轿厢1相对转子44纵向上移，转子44上的有效磁场减少，通电线圈53给予转子44的反向驱动力较小，避免制动力过大造成轿厢1的不平稳和螺杆3的损伤，在轿厢1运行速度被降低后，转子44的有效磁场增多，制动力增大，直至轿厢1被制动停运，为了使平层位置准确，通过平层定位孔和插销实现定位，插销通过弹簧压紧的方式，在达到指定位置后能够在电磁阀的控制下插入平层定位孔内。

电梯上行过程中，转子44上的导槽54作用下，液压油在转子44下方的安装腔43内形成正压，而在转子44上方的安装腔43内形成负压，使转子44在一定转速下能够处于最大有效磁场的位置，即如图2所示的位置，因为轿厢1上行需要克服轿厢1载重，其所需的驱动力更大，但是在起步阶段，即转子44转速较小的阶段，液压的作用极小，螺纹套41相对套管42的位置主要受惯性力影响。

电梯下行：控制通电线圈53使电流方向与电梯上行时的电流方相反，电流大小相比电梯上行时较小，电梯下行的起始阶段，转子44和螺杆3同步旋转，轿厢1纵向下移，起步阶段，由于存在纵向惯性力，转子44在安装腔43内位于较高的位置，即转子44的有效磁较多，即螺杆3以较大扭矩起步；当轿厢1运行速度接近匀速的过程中，转子44在复位弹簧一45和复位弹簧二46的作用下逐步恢复初始状态，加上转子44转动下造成转子44上端的安装腔43内液压大于下端的安装腔43内的液压，转子44趋于靠近安装腔43下端的位置，该状态下转子44的有效磁场被快速减少，即处于下行控速的状态，克服轿厢1重力，这个过程中进入有效区域的永磁条51是逐渐减少的，即螺杆3的驱动力是逐渐减弱的，确保了轿厢1纵向下移的平稳。

电梯下行过程中减速平层：控制通电线圈53的电流方向与驱动电梯下行时的方向相反，在惯性力作用下，轿厢1相对转子44纵向下移，转子44上的有效磁场增大，通电线圈53给予转子44的反向驱动力增大，基于下行时通电线圈53的电流较小，该制动力也是很大，在轿厢1运行速度被降低后，转子44的有效磁场进一步增多，制动力进一步增大，直至轿厢1被制动停运，为了使平层位置准确，同样可以通过平层定位孔实现定位，可以看出，与上下平层过程中一样，在下行平层过程中其制动力也是逐渐增大的，适应平层时所需的平稳性和舒适性。

图中所指的轿厢是套管连接轿厢的连接件。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种螺杆电梯，其特征在于，包括纵向井道、轿厢(1)、导轨(2)和若干根螺杆(3)，所述轿厢(1)与螺杆(3)连接，所述导轨(2)固定设置在纵向井道的内壁上，每根螺杆(3)与轿厢(1)之间均设置有一驱动控制机构，所述驱动控制机构包括与螺杆(3)配合的螺纹套(41)，螺纹套(41)外转动连接有一套管(42)，所述套管(42)的中部与螺纹套(41)的内壁之间形成一安装腔(43)，所述螺纹套(41)上花键连接有位于安装腔(43)内的转子(44)，所述转子(44)上设置有若干永磁条(51)，所述套管(42)的内壁上设置有若干条周向均匀分布的定子铁芯(52)，各定子铁芯(52)上绕设有通电线圈(53)，所述定子铁芯(52)位于套管(42)的中部，所述转子(44)的上端与螺纹套(41)之间连接有复位弹簧一(45)，所述转子(44)的下端与螺纹套(41)之间连接有复位弹簧二(46)，所述套管(42)与导轨(2)配合能够在限制套管(42)旋转的情况下纵向滑移。

2.根据权利要求1所述一种螺杆电梯，其特征在于，在螺纹套(41)不受外力作用的情况下，所述定子铁芯(52)的上端高出转子(44)的顶部，所述定子铁芯(52)的下端高出转子(44)的底部。

3.根据权利要求1或2所述一种螺杆电梯，其特征在于，所述转子(44)上的若干永磁条(51)的分布规律为：磁极方向与螺纹套(41)的径线平行，各永磁条(51)在转子(44)外壁面形成螺旋状的导槽(54)，相邻永磁条(51)之间、永磁条(51)与转子(44)之间通过树脂粘结和固定；所述安装腔(43)内填充有液压油。

4.根据权利要求3所述一种螺杆电梯，其特征在于，所述转子(44)上开设有若干个贯穿转子(44)上下两端的流通孔(47)。

5.根据权利要求4所述一种螺杆电梯，其特征在于，所述流通孔(47)为设置在转子(44)上的相邻花键槽之间的流通槽与螺纹套(41)的外壁面合围形成。

6.根据权利要求1或2所述一种螺杆电梯，其特征在于，所述螺纹套(41)的两端分别具有一轴肩，所述轴肩与套管(42)之间通过轴承连接，所述复位弹簧一(45)的上端和复位弹簧二(46)的下端分别抵靠在螺纹套(41)上下两端的两个轴肩上。

7.根据权利要求1或2所述一种螺杆电梯，其特征在于，所述导轨(2)上开设有若干平层定位孔，所述套管(42)上连接有安装块，所述安装块上具有与导轨(2)适配的滑槽，所述安装块上具有电磁控制的插销，所述插销能够插入平层定位孔内。

8.根据权利要求1或2所述一种螺杆电梯，其特征在于，各通电线圈(53)并联后与一设置在轿厢(1)内的控制器相连。

9.根据权利要求3所述一种螺杆电梯，其特征在于，所述轿厢(1)内设置有一油泵，所述油泵的进油端连接一油箱，所述油泵的出油端连接安装腔(43)，所述安装腔(43)与油泵出油端之间设置有散热器。

Images