CN112510958A - 线性电动机和电梯 - Google Patents

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CN112510958A CN202010951775.2A CN202010951775A CN112510958A CN 112510958 A CN112510958 A CN 112510958A CN 202010951775 A CN202010951775 A CN 202010951775A CN 112510958 A CN112510958 A CN 112510958A
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Abstract

在本文中介绍线性电动机(10)和电梯(100)。线性电动机(10)包括定子(20)和适于沿定子(20)移动的动子(15)，其中一个(20、15)包括沿纵向方向(Z)成排(24)布置的非磁芯线圈(25)。此外，定子(20)和动子(15)中的另一个包括在纵向方向(Z)上布置在至少两个相邻排(27)的永磁体(28)中，其中，永磁体(27)的排隔开一个或多个间隙，间隙尺寸设定为接收线圈(24)的排。更进一步，永磁体(27)的排中的至少一排可以以Halbach阵列(40)的形式布置。电梯(100)可以包括电梯井道(30)和布置成由线性电动机(10)在电梯井道(30)中移动的电梯轿厢(5)。

Description

线性电动机和电梯
技术领域
本发明大致涉及电梯。特别地，但非排他地，本发明涉及一种用于电梯，用于诸如自动扶梯的输送机，用于自动人行道或用于倾斜的电梯的线性电动机。
背景
已知具有线性电动机的电梯，该线性电动机布置成使电梯轿厢在电梯井道中移动。在已知的解决方案中，线性电动机的定子包括具有磁芯的线圈。
已知尝试中的一个缺点是，由于其中具有许多磁芯材料，定子变得非常重且昂贵。此外，由于线圈中的磁芯，定子具有复杂的结构。在具有长的电梯井道的电梯中，例如在高层建筑物中，这尤其成问题。此外，磁芯在电动机中引起横向力，必须对其进行补偿。因此，仍然需要开发用于电梯的线性电动机。
发明内容
本发明的目的是提供一种线性电动机和电梯。本发明的另一个目的是线性电动机和电梯至少减轻了已知电梯中的一些缺点。
本发明的目的是通过由各个独立权利要求所限定的线性电动机和电梯来实现的。
根据第一方面，提供了一种线性电动机。线性电动机包括定子和适于沿着定子运动的动子。定子和动子中的一个包括多个非磁芯线圈，例如空芯线圈，其沿定子和动子中的一个的纵向方向布置在至少一排线圈中。此外，定子和动子中的另一个包括永磁体，该永磁体在定子和动子中的另一个的纵向方向上布置在至少两相邻排的永磁体中，其中，相邻排的永磁体隔开间隙，间隙尺寸设定为用于接收至少一排线圈中。
应当理解，间隙的尺寸必须确定为使得其能够使永磁体排和线圈排相对于彼此运动。因此，在各种实施例中，在所述排之间存在气隙。
可选地，相邻排的永磁体的至少一排可以以包括强侧和弱侧的Halbach阵列的形式诸如至少部分地或基本上完全地布置，其中，强侧被布置成面对至少一排线圈。
Halbach阵列在本文中是指一种永磁体的布置，该布置在阵列的一侧(即强侧)上增强磁场，同时在另一侧(即弱侧)上将磁场抵消为接近零，或至少产生相对于强侧的较低的磁场。强侧和弱侧优选地是阵列的相对侧。
在一些实施例中，相邻排的永磁体中的至少两排可以以包括强侧和弱侧的Halbach阵列的形式布置，其中强侧布置成面对至少一排线圈。此外，相邻排的永磁体中的磁极可以相对于彼此对准。
在一些实施例中，线性电动机可以包括至少两个相邻组的一排线圈和两相邻排的永磁体。因此，线性电动机可以包括例如两相邻排线圈，它们分别夹在两排永磁体之间，其中的一个、两个或甚至全部可以部分或完全以Halbach阵列的形式布置。
在各种实施例中，所述多个非磁芯线圈在所述定子和动子中的一个的纵向方向上布置在至少两相邻排线圈中，其中，排布置为隔开第二间隙。此外，永磁体可以在定子和动子中的另一个的纵向方向上布置在至少三相邻排的永磁体中，其中，相邻排的永磁体分别隔开间隙，间隙尺寸设定为用于接收至少两相邻排的线圈。因此，相邻排的永磁体中的两排是最外排，并且相邻排的永磁体中的至少一排是中间排。此外，最外排中的一个或两个可以以albach阵列的形式布置，所述Halbach阵列包括强侧和弱侧，所述强侧中的每一个可以布置为面对至少两排线圈中的一排。优选地，相邻排的永磁体中的磁极可以相对于彼此对准。
在一些实施例中，至少一个中间排的永磁体可以包括两个部分，该两个部分在沿电动机法线N的方向上被铁磁材料的支撑部分分开。这两个部分的磁极布置成对准。因此，这两个部分可以基本上将支撑部分夹在中间。
第二间隙的尺寸也必须确定为使得其能够使永磁体排和线圈排相对于彼此运动。因此，在各种实施例中，在所述排之间存在气隙。
另外，在至少一个中间排中，永磁体(例如可能不是Halbach阵列形式的典型永磁体)可以在电动机法线的方向上以具有反转的磁极的匝布置，并且永磁体的磁极与最外排的永磁体的磁极对准。
在各个实施例中，多个非磁芯线圈的线圈开口，或者特别是其表面法线，可以沿电动机法线方向布置，或者面对所述方向，以在定子的横向方向上提供主通量。
替代地或另外，相邻排27中的永磁体可以在电动机法线的方向上以具有反转的磁极的匝布置，并且相邻排永磁体的磁极相对于彼此对准。
在各种实施例中，非磁芯线圈已经可以通过增材制造来制造。
在一些实施例中，非磁芯线圈可以相对于与纵向方向和电动机法线二者垂直的垂直方向倾斜，例如，非磁芯线圈相对于第一方向倾斜。
在各种实施例中，所述定子在所述定子的纵向方向上可以包括布置在隔开间隔的两相邻排中的多个空芯线圈，并且其中，所述动子可以包括布置在三相邻排中的永磁体，三相邻排由两个间隙隔开，所述两个间隙的尺寸设计成接收所述空芯线圈。
根据第二方面，提供了一种电梯。电梯可以包括电梯井道和适于在电梯井道中移动的电梯轿厢，其中，电梯包括根据第一方面所述的线性电动机。
在各种实施例中，所述电梯井道可以配备有充电站，所述充电站包括至少一个第二线圈和用于调制所述至少一个第二线圈的功率级。至少一个或多个第二线圈可以被布置为邻近于至少一个非磁芯线圈，例如空芯线圈，以当电梯轿厢位于充电站时面对至少一个非磁芯线圈。非磁芯线圈可选地布置到动子。此外，功率级被配置成当电梯轿厢位于充电站处时调制至少一个第二线圈，以在例如从至少一个第二线圈到非磁芯线圈之间无线传输电力。
替代地或另外，所述电梯井道可以配备有方向改变位置，所述方向改变位置包括至少一个第三线圈，所述第三线圈被布置为当电梯轿厢位于方向改变位置时，与定子和动子中的一个的所述多个非磁芯线圈对准，从而能够在非磁芯线圈和所述至少一个第三线圈之间进行无线电力传输。电梯井道还可以包括配置为改变电梯轿厢的运动方向的致动器(320)的设备。由此，可以在它们之间，特别是从非磁芯线圈经由第三线圈到致动器提供电力。
本发明提供了一种线性电动机和电梯。本发明提供了优于已知解决方案的优点，因为定子或动子由于具有带有非磁芯的线圈(例如空芯线圈)而变得更轻且成本更低。此外，利用非磁芯减少了电动机中的横向力的量。
此外，在一些优选实施例中，通过利用Halbach阵列，与不使用Halbach阵列的已知解决方案相比，可以实现每个磁体材料更高的推进力密度。通过利用Halbach阵列，与常规永磁体相比，可以使用更薄的磁体产生相同的力。
基于以下详细描述，各种其他优点对于技术人员将变得显而易见。
表述“多个”可以指从二(2)开始的任何正整数，即至少为二。
如果没有另外明确说明，则术语“第一”，“第二”和“第三”在本文中用于将一个元件与其他元件区分开，并且不特别地对它们进行优先排序或排列。
在本文中呈现的本发明的示例性实施例不应被解释为对所附权利要求的适用性构成限制。动词“包括”在本文中用作开放式限制，其不排除也未记载的特征的存在。除非另有明确说明，否则从属权利要求中所述的特征可相互自由组合。
被认为是本发明特征的新颖特征尤其在所附权利要求中阐述。然而，当结合附图阅读时，从以下具体实施例的描述中，将最好地理解本发明本身，关于其结构和操作方法，以及其附加目的和优点。
附图说明
在附图中，通过示例而非限制的方式示出了本发明的一些实施例。
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的电梯。
图2A和2B示意性地示出了根据本发明的实施例的线性电动机。
图3A和3B示意性地示出了根据本发明的实施例的线性电动机。
图4A-4D示意性地示出了根据本发明的一些实施例的Halbach阵列。
图5示意性地示出了根据本发明的实施例的线性电动机。
图6示意性地示出了根据本发明的实施例的线性电动机和无线充电装置。
图7示意性地示出了根据本发明的实施例的电梯。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的电梯100。电梯100可以优选地包括布置成用于在电梯100的电梯井道30中移动一个或多个电梯轿厢5的线性电动机10。线性电动机10包括定子20和适于沿着定子20运动的动子15。另外，定子20可具有用于将定子20附接到电梯井道30的结构(例如附接到其壁)的支撑部分22。
电梯100可以包括多个平台层19，例如具有平台层门，一个或多个电梯轿厢5可以布置为服务多个平台层19。
然而，即使在图1中示出了其中电梯轿厢5被布置成竖直移动的电梯100，但是本发明的各种实施例可以可替代地在诸如自动扶梯的输送机中，在自动人行道中或在倾斜的电梯中，或在具有一个或多个电梯轿厢5布置成沿其移动的各种竖直和水平路径的多轿厢电梯中实施。
在各种实施例中，线性电动机10可包括一个定子20或多个定子20。此外，可以存在一个动子15，或者优选地多个动子15，动子布置成联接到电梯轿厢10，以沿着一个或多个定子20移动电梯轿厢10。以下将描述根据本发明一些实施例的线性电动机10的细节。
电梯100还可以包括电梯控制单元1000。例如，如图1所示，电梯控制单元1000可以优选地至少通信地并且可选地电地联接到电梯100的各种部件和子系统。电梯控制单元1000可以进一步包括一个或多个处理器，一个或多个存储器，以及可能的一个或多个用户界面单元，存储器是易失性或非易失性或非暂时性的，用于存储计算机程序代码和任何数据值的部分。所提到的元件可以通过例如内部总线彼此通信地联接。
电梯控制单元1000的处理器可以配置为执行与电梯100的操作有关的各种任务。该方法的实现可以通过布置处理器来执行存储在存储器中的计算机程序代码的至少一部分，从而使得处理器以及电梯控制单元1000执行与电梯100的操作有关的各个任务来实现。因此，处理器被布置为访问存储器并从中检索任何信息和存储任何信息到其中。为了清楚起见，这里的处理器指的是适合于处理信息和电梯安全控制单元1000的操作以及其他任务的任何单元。还可以使用具有嵌入式软件的微控制器解决方案来实现操作。类似地，存储器不仅限于某种类型的存储器，而是适用于存储所描述的信息的任何存储器类型均可以应用于本发明的上下文中。
在图1中，一个或多个动子已经联接到电梯轿厢5，以使电梯轿厢5沿着定子20并且因此沿着电梯井道30移动。一个或多个动子15可以被布置为包括非磁芯线圈，例如空芯线圈。此外，一个或多个定子20可以包括布置到其的永磁体。此外，电梯轿厢10可包括电转换器单元12，例如包括变频器或逆变器，用于控制动子15的操作，例如在一个或多个动子15的线圈中注入和控制电流，从而控制电梯轿厢5沿着一个或多个定子20的运动。更进一步，电梯轿厢5可以包括电能存储器14，例如一个或多个电池和/或超级电容器。电能存储器14可以连接到电转换器单元12，例如，连接到变频器的中间电路，连接到变频器的输入，或者连接到逆变器的输入。电能存储器14可以有利地被设计为用于移动电梯轿厢5的主要电源。
替代地，一个或多个定子20可以包括非磁芯线圈，例如空芯线圈。此外，动子20可以包括布置到其的永磁体。在这种情况下，非磁芯线圈可以由布置到电梯井道的一个或多个电转换器控制。
一个或多个动子15可以布置到轿厢5的后壁，即提供背囊式电梯轿厢，或者，替代地，一个或多个动子15可以布置到电梯轿厢5的一个或多个侧壁。
替代地，电梯100可以包括一个或多个导轨(未示出)，并且电梯轿厢5可以设置有引导靴(未示出)，例如滑动靴或旋转的引导辊，其布置成控制电梯轿厢5的横向运动，即在第一X和/或第二Y方向上的运动(例如，第二方向Y在图2A中示出)。导轨/引导靴可以是本领域技术人员已知的。
在本发明的各种实施例中，可能有或没有与电梯轿厢5联接的配重。
图2A和2B示意性地示出了根据本发明的实施例的线性电动机10。定子20和动子15中的一个包括多个非磁芯线圈25，例如空芯线圈，其沿定子20和动子15中的一个的纵向方向布置在至少一排线圈24中，优选地布置在至少两排线圈24中。在图2A中，线圈25优选地布置到动子15，动子15进一步联接到电梯轿厢5。线圈25可以联接到线圈支架23，并且可选地，进一步联接至电梯轿厢5。由于具有带有非磁芯的线圈，例如空芯线圈，相对于已知解决方案，定子20或动子15变得更轻且成本更低。此外，利用非磁芯减少了电动机10中的横向力的量。
多个非磁芯线圈25的线圈开口可以优选地布置在电动机法线N的方向上，以在定子2的横向方向上(在图2A和2B中基本上在第二方向Y上)提供主通量。
第一方向X优选地相对于纵向方向Z和第二方向Y二者基本垂直。
此外，在图2A和2B中，定子20和动子15中的另一个包括永磁体28，该永磁体28在定子20和动子15中的另一个的纵向方向Z上布置在至少两相邻排的永磁体27中，其中，相邻排的永磁体27，优选地根据线圈24的排数的至少四排永磁体27，隔开间隙，间隙尺寸设定为用于接收至少一排线圈24。永磁体28可以联接到线圈支架29，并且可选地，进一步联接到电梯轿厢30。从图2A和2B中可以看出，每排线圈24都夹在两排永磁体27之间。因此，定子20或动子15可以包括，例如，一排线圈24的一组或两相邻组，以及两相邻排的永磁体27。
优选地，相邻排27中的永磁体28可以在电动机法线N的方向上以具有反转的磁极的匝布置，并且相邻排永磁体27的磁极彼此对准。在图2B中的非限制性示例中，通过箭头35示出了依次反转的磁极。此外，相邻排的永磁体27中的每一排的磁极可以相对于彼此对准。
因此，可以通过向多个非磁芯线圈25注入交流电流来操作线性电动机10，所述多个非磁芯线圈25与永磁体28产生电磁耦合或行进磁场，从而使定子20和动子15能够众所周知地相对于彼此运动。可以利用已知的控制方法，例如矢量或面向磁场的控制。
此外，在各种实施例中，至少一排，优选地至少两排永磁体27可以至少部分地或基本上完全地以Halbach阵列的形式布置，该Halbach阵列包括强侧和弱侧，强侧面对至少一排线圈24。
图3A和3B示意性地示出了根据本发明的实施例的线性电动机10。定子20和动子15中的一个可以包括多个非磁芯线圈25，例如空芯线圈，其沿定子20和动子15中的一个的纵向方向Z布置在至少两排线圈24中；排24隔开间隙。在图3A中，线圈25优选地布置到动子15，动子15进一步联接到电梯轿厢5。线圈25可以联接到线圈支架23，并且可选地，进一步联接至电梯轿厢5。由于具有带有非磁芯的线圈，例如空芯线圈，相对于已知解决方案，定子20或动子15变得更轻且成本更低。此外，利用非磁芯减少了电动机10中的横向力的量。
多个非磁芯线圈25的线圈开口可以优选地布置在电动机法线N的方向上，以在定子2的横向方向上(在图3A和3B中基本上在第二方向Y上)提供主通量。
此外，在图3A和3B中，定子20和动子15中的另一个包括永磁体28，该永磁体28在定子20和动子15中的另一个的纵向方向Z上布置在至少三相邻排的永磁体27中，其中，相邻排的永磁体27分别隔开间隙，间隙尺寸设定为用于接收至少两排线圈24。永磁体28可以联接到线圈支架29，并且可选地，进一步联接到电梯轿厢30。如图3A和3B所示，永磁体28在定子20和动子15中的另一个的纵向方向Z上布置在至少三相邻排的永磁体27中，其中，相邻排的永磁体27分别隔开间隙，间隙尺寸设定为用于接收至少两相邻排的线圈24。此外，从图3A和3B中可以看出，相邻排的永磁体27中的两排是最外排，并且相邻排的永磁体27中的至少一排是中间排。在至少一个中间排中，永磁体28可以在电动机法线N的方向上以具有反转的磁极的匝布置，并且永磁体28的磁极可以与最外排的永磁体28的磁极对准。
在一些实施例中，至少一个中间排的永磁体28可以包括两个部分，该两个部分在沿电动机法线N的方向上被铁磁材料的支撑部分分开。这两个部分的磁极布置成对准。
优选地，相邻排27中的永磁体28可以在电动机法线N的方向上以具有反转的磁极的匝布置，并且相邻排永磁体27的磁极彼此对准。在图2B中的非限制性示例中，通过箭头35示出了依次反转的磁极。
因此，可以通过向多个非磁芯线圈25注入交流电流来操作线性电动机10，所述多个非磁芯线圈25与永磁体28产生电磁耦合或行进磁场，从而使定子20和动子15能够众所周知地相对于彼此运动。可以利用已知的控制方法，例如矢量或面向磁场的控制。
此外，在各种实施例中，至少最外排的永磁体27可以以Halbach阵列的形式布置，该Halbach阵列包括强侧和弱侧，强侧面对至少两排线圈24中的一排。
图4A-4D示意性地示出了根据本发明的一些实施例的Halbach阵列40。如上所述，Halbach阵列40可以包括在永磁体27的至少一排中。一排非磁芯线圈24的一部分已经在图4A-4D中示出，以示出根据本发明的各个实施例的Halbach阵列40相对于一排线圈24的取向。
图4A示意性地示出了根据本发明的实施例的作为线性电动机的一部分的Halbach阵列40。在图4A中，一排永磁体27以包括强侧SS和弱侧WS的Halbach阵列的形式布置，其中强侧SS布置成面对至少一排线圈24。Halbach阵列形式的永磁体27的排的磁极布置为与至少一排线圈24的相对侧上的永磁体27的排的磁极对准。
图4B示意性地示出了根据本发明的实施例的作为线性电动机的一部分的Halbach阵列40。在图4B中，两排永磁体27以包括强侧SS和弱侧WS的Halbach阵列的形式布置，其中强侧SS布置成面对至少一排线圈24。Halbach阵列形式的永磁体27的排的磁极布置为彼此对准。
图4C示意性地示出了根据本发明的实施例的作为线性电动机的一部分的Halbach阵列40。在图4C中，三排永磁体27中的两排，即永磁体27的最外排，以包括强侧SS和弱侧WS的Halbach阵列的形式布置，其中每个强侧SS布置成面对至少一排线圈24中的一排。Halbach阵列形式的永磁体27的排的磁极布置为彼此对准。此外，三排永磁体27中的一排，即中间排，可以在电动机法线N的方向上以具有反转的磁极的匝布置，并且中间排27的磁极与最外排27的磁极对准。因此，图4C示出了线性电动机10的示例，该线性电动机10包括由间隙隔开的两相邻排非磁芯线圈24。
图4D示意性地示出了根据本发明的实施例的作为线性电动机的一部分的Halbach阵列40。在图4D中，四排永磁体27中的每一个以包括强侧SS和弱侧WS的Halbach阵列的形式布置，其中每个强侧SS布置成面对至少一排线圈24中的一排。Halbach阵列形式的永磁体27的排的磁极相对于一排线圈24彼此对准，也就是说，永磁体28的排的磁极夹着一排线圈24。因此，图4D示出了线性电动机10的另一示例，该线性电动机10包括由间隙隔开的两相邻排非磁芯线圈24。
关于图4A-4D，与不使用Halbach阵列的已知解决方案相比，可以实现每个磁体材料更高的推进力密度。如果定子20具有由永磁体制成的磁极，则这是特别有利的，因为可以减少总的磁性材料消耗。替代地，永磁体磁极结构可以用在动子15中，即以反转的解决方案使用，其中永磁体磁极设置在动子15中，并且非磁芯线圈28(例如空芯线圈)设置在定子20中。通过利用Halbach阵列40，与常规永磁体相比，可以使用更薄的磁体产生相同的力。
但是，如果正在使用Halbach阵列40形式的永磁体28，则可以不必在图1的电梯100中使用根据图4A-4D中任何一个的结构。
此外，如果正在使用Halbach阵列40形式的永磁体28，则图4D所示的结构可以特别地用于图2A和2B的线性电动机10中。
更进一步地，如果正在使用Halbach阵列40形式的永磁体28，则图4C所示的结构可特别用于图3A和3B的线性电动机10中。
在各种实施例中，在具有或不具有Halbach阵列40的线性电动机10中，非磁芯线圈25可以通过增材制造例如通过3D打印来制造。这提供了优点，因为通过增材制造的线圈可以制造节省空间的机械，结构更简单，并且还可以进一步促进线圈25的热优化。
通过3D打印导电材料(例如铜)和绝缘材料(例如在线圈的匝之间)，可以制造出能够承载载荷而无需其他加强结构的实体结构。在传统的线圈中，为了在内部曲线中获得紧密的半径，需要使用小直径的线。利用3D打印可以克服这一挑战。3D打印可以更有效地利用空间，因为可以使线圈之间的距离和中心孔最小化，并可以缩短线圈端部。3D打印还可以使用较大的导电材料(例如铜)的横截面积，并改变横截面，以便可以优化损耗分布。
图5示意性地示出了根据本发明的实施例的线性电动机10或其至少一部分。在图5中，在一排非磁芯线圈24的后面显示了一排永磁体27。应该理解的是，可以存在另一排永磁体27，其被布置为将一排线圈24夹在中间，或者电动机10可以包括两排或更多排的线圈24，例如以上关于图2A-4D所描述的。此外，永磁体27的排可以包括但不必须包括Halbach阵列40或阵列40。
关于图5，线圈25被布置成相对于第一方向X倾斜(参见箭头25D)，以使得引导力将最小化，即，引导元件所需的力，例如与一个或多个导轨相关。在各个实施例中，其中动子15布置到电梯轿厢5以便提供背包型电梯轿厢(动子15布置到电梯轿厢5的后壁)，重量产生可以影响乘坐舒适性的引导力。通过倾斜布置线圈25，可以产生减小引导力的力分量。倾斜可以是至少5度，优选地至少10度，或甚至至少15或20度。因此，使线圈25倾斜的益处在于可以制造导轨和/或相关元件，其可以承受或产生较小的力来引导电梯轿厢5。例如，这可能需要利用更便宜和/或更轻的材料。同样，通过减小所需的引导力，可以增加乘坐舒适性。此外，在图5中示出了一些线圈开口OP，其可以包括空气或非磁芯材料。
图6示意性地示出了根据本发明的实施例的线性电动机10和无线充电装置200。电梯100可以如图1所示并且相对于图1描述。线性电动机10可以如上文关于和/或在图2A-5中所描述和示出的那样，其具有Halbach阵列40或阵列40和/或3D打印线圈25和/或倾斜线圈，但是不是必须的。
在图6中，定子20和动子15中的一个可以包括多个非磁芯线圈25，例如空芯线圈，其沿定子20和动子15中的一个的纵向方向Z布置在至少一排线圈24中。此外，定子20和动子15中的另一个可以包括永磁体28，该永磁体28在定子20和动子15中的另一个的纵向方向Z上布置在至少两相邻排的永磁体27中，其中，相邻排的永磁体27隔开间隙，间隙尺寸设定为用于接收至少一排线圈24。此外，在图6中示出了一些线圈开口OP，特别是相对于非磁芯线圈25。在某些情况下，第二线圈26可以在线圈开口OP中包括芯材。
此外，定子20和动子15中的另一个包括布置在至少两相邻排的永磁体27中的永磁体28，在无线充电装置200中还可以包括至少一个第二线圈26。在一些实施例中，至少一个或多个第二线圈26可以是与定子20和动子15中的一个类似的非磁芯线圈，例如空芯线圈，其是第二非磁芯线圈。
一个或多个线圈26可以优选地布置成在一个或多个充电站201处与定子20和动子15中的一个的多个非磁芯线圈25对准，从而使得能够在非磁芯线圈25和一个或多个第二(可选地，非磁芯)线圈26之间进行无线电力传输。无线充电装置200提供的优点在于，不需要为包括多个非磁芯线圈25的定子20和动子15中的所述一个提供单独的充电线圈，这节省了空间并且节省了成本。
在一个实施例中，动子15设置有非磁芯线圈25，并且定子20设置有永磁体。充电站201包括一个或多个第二(可选地，非磁芯)线圈和充电器，充电器包括联接至一个或多个第二线圈26的功率级210(例如，固态开关布置在H桥中)。一个或多个第二线圈26可以位于最外排永磁体的外侧，使得当电梯轿厢5已经停止到充电站201时，最外排永磁体设置在一个或多个第二线圈26和动子15的非磁芯线圈25之间的间隙中。在该位置，一个或多个第二线圈26和非磁芯线圈25对准，使得可以在非磁芯线圈25和一个或多个第二线圈26之间建立电感耦合。因此，可以通过用充电器的功率级210调制一个或多个第二线圈26，通过电转换器单元12的反并联连接的二极管将电力供应到电梯轿厢5的能量存储器14。
在各个实施例中，一个或多个充电站201可以被布置成位于一个或多个平台层19的水平之上或之下。
图7示意性地示出了根据本发明的实施例的电梯100。要注意的是，结合图1示出和描述的电梯100可以是如图7所示的电梯100的一部分，并且图7的电梯100可以包括如图2A-6所示和描述的线性电动机5。因此，线性电动机5可以具有Halbach阵列40或阵列40和/或3D打印线圈25，和/或倾斜的线圈和/或无线充电装置200，但是不是必须的。
在图7中，优选地，电梯100中包括具有平台层门或开口的至少两个平台层19。电梯轿厢5中也可以包括门。尽管在图7中示出了两个在水平方向上分开的组，或者说“列”，它们是竖直对齐的平台层19，但是也可以像传统的电梯那样只有一列，或者多于两列，例如三列。
关于电梯井道30，可以例如限定基本封闭的体积，电梯轿厢5适于并构造成在其中移动。壁可以是例如混凝土，金属或至少部分地是玻璃或其任何组合。电梯井道30在本文中基本上是指电梯轿厢5构造成沿其移动的任何结构或路径。
如在图7中可以看到的，取决于定子20的方向，一个或多个电梯轿厢5可以沿着电梯井道30竖直和/或水平地移动。根据在这方面类似于图7中的一个的实施例，一个或多个电梯轿厢5可以被配置成沿着多个竖直定子20和/或水平定子20移动，例如，其中两个定子如图7中所示。定子20是电梯100的线性电动机的一部分，用于使一个或多个电梯轿厢5在电梯井道30中移动。定子梁16可以优选地以固定的方式布置，即相对于电梯井道13是固定的，例如通过支撑部分22相对于井道的壁固定，该支撑部分22可以布置成在电梯轿厢5的方向改变位置300处可旋转。图7示出了八个方向改变位置300，在其中可以改变电梯轿厢5的移动方向。
以与上文结合图6所述类似的方式，方向改变位置300可以包括至少一个第三线圈310，与定子20和动子15中的另一个结合，所述动子15包括布置在至少两相邻排的永磁体27中的永磁体28。至少一个第三线圈310可以可选地相对于非磁芯线圈25(例如空芯线圈)类似于定子20和动子15中的一个，或者类似于图6中的一个或多个第二线圈26布置。一个或多个第三(可选地，非磁芯)线圈310优选地布置成在方向改变位置300处与定子20和动子15中的一个的多个非磁芯线圈25对准，从而使得能够在非磁芯线圈25和一个或多个第三线圈310之间进行无线电力传输。方向改变位置300提供的优点在于，不需要为包括多个非磁芯线圈25的定子20和动子15中的所述一个提供单独的无线电力传输线圈，这节省了空间并且节省了成本。在各种实施例中，电能存储器14可以经由电转换器单元12被用于在方向改变位置300处操作设备。
在一些实施例中，在方向改变位置300处的设备可包括例如一个或多个致动器320，致动器320被配置为将一个或多个定子20从一个位置旋转到另一个位置以改变电梯轿厢5的运动方向。根据一个示例，电梯轿厢5可以在竖直方向上移动到方向改变位置300，然后在位置300处停止。随后，一个或多个致动器320可被布置成在基本同时旋转电梯轿厢5的一个或多个动子15的同时旋转。一个或多个致动器320可通过在方向改变位置300处在线性电动机10的非磁芯线圈25与一个或多个第三(可选地，非磁芯)线圈310之间提供电力来操作。
在一个实施例中，动子15设置有非磁芯线圈25，并且定子20设置有永磁体，并且致动器320设置有附加的电力传输线圈，例如第三线圈310。当电梯轿厢5处于方向改变位置300时，电力传输线圈与非磁芯线圈25对准。在此位置300，在非磁芯线圈25和附加的电力传输线圈之间建立了感应耦合，并且可以通过用电转换器单元12调制非磁芯线圈25，可以从电梯轿厢5的能量存储器14向致动器320提供电能。
在非限制性示例的情况下，线性电动机10包括定子20和适于沿着定子20运动的动子15。定子20和动子15中的一个，例如动子15，包括多个非磁芯线圈25，例如空芯线圈，其沿定子20和动子15中的一个的纵向方向Z布置在至少一排线圈24中。定子20和动子15中的另一个，例如定子20，可以包括永磁体28，该永磁体28在定子20和动子15中的另一个的纵向方向Z上布置在至少两相邻排的永磁体27中，其中，相邻排的永磁体27隔开间隙，间隙尺寸设定为用于接收至少一排线圈24。非磁芯线圈25已经有利地通过增材制造例如通过3D打印来制造，其提供的优点在于，增材制造的线圈使得能够制造节省空间的机械，更简单的结构，并且其进一步促进了线圈25的热优化。
在另一非限制性示例的情况下，线性电动机10包括定子20和适于沿着定子20运动的动子15。定子20和动子15中的一个，例如动子15，包括多个非磁芯线圈25，例如空芯线圈，其沿定子20和动子15中的一个的纵向方向Z布置在至少一排线圈24中。定子20和动子15中的另一个，例如定子20，可以包括永磁体28，该永磁体28在定子20和动子15中的另一个的纵向方向Z上布置在至少两相邻排的永磁体27中，其中，相邻排的永磁体27隔开间隙，间隙尺寸设定为用于接收至少一排线圈24。非磁芯线圈25可以有利地相对于与纵向方向Z和电动机法线N的方向垂直的垂直方向倾斜，在某些情况下，垂直方向是第一方向X。因此，倾斜线圈25的好处在于可以制造能够承受或产生较小的力来引导电梯轿厢5的导轨和/或相关元件。例如，这可能需要利用更便宜和/或更轻的材料。同样，通过减小所需的引导力，可以增加乘坐舒适性。
在又一非限制性示例的情况下，电梯100可以包括线性电动机10，其包括定子20和适于沿着定子20运动的动子15。定子20和动子15中的一个，例如动子15，可以包括多个非磁芯线圈25，例如空芯线圈，其沿定子20和动子15中的一个的纵向方向Z布置在至少一排线圈24中。定子20和动子15中的另一个，例如定子20，可以包括永磁体28，该永磁体28在定子20和动子15中的另一个的纵向方向Z上布置在至少两相邻排的永磁体27中，其中，相邻排的永磁体27隔开间隙，间隙尺寸设定为用于接收至少一排线圈24。此外，该示例的电梯100可以包括至少一个第二线圈26，可选地，一组第二非磁芯线圈26，布置到定子20和动子15中的一个。例如，至少一个第二线圈26可以被布置成位于一个或多个平台层19的水平之上或之下。至少一个第二线圈26可以优选地布置成在一个或多个充电站201处与定子20和动子15中的一个的多个非磁芯线圈25对准，从而使得能够在非磁芯线圈25和至少一个第二线圈26之间进行无线电力传输。然而不是必须的，第二线圈26可以与非磁芯线圈25相同。无线充电装置200提供的优点在于，不需要为包括多个非磁芯线圈25的定子20和动子15中的所述一个提供单独的充电线圈，这节省了空间并且节省了成本。
在还一非限制性示例的情况下，电梯100可以包括线性电动机10，其包括定子20和适于沿着定子20运动的动子15。定子20和动子15中的一个，例如定子20，包括多个非磁芯线圈25，例如空芯线圈，其沿定子20和动子15中的一个的纵向方向Z布置在至少一排线圈24中。定子20和动子15中的另一个，例如动子15，可以包括永磁体28，该永磁体28在定子20和动子15中的另一个的纵向方向Z上布置在至少两相邻排的永磁体27中，其中，相邻排的永磁体27隔开间隙，间隙尺寸设定为用于接收至少一排线圈24。
此外，又一示例的电梯100可包括一组第三(可选地，非磁芯)线圈310，其布置到定子20和动子15中的一个，其布置在方向改变位置300上并布置成与定子20和动子15中的一个的多个非磁芯线圈25对准，从而能够在非磁芯线圈25和第三线圈310之间进行无线电力传输。可选地，第三线圈310与非磁芯线圈25相同。电梯100可以进一步包括在方向改变位置300处包括致动器320的设备，配置为改变电梯轿厢5的移动方向。方向改变位置300提供的优点在于，不需要为包括多个非磁芯线圈25的定子20和动子15中的所述一个提供单独的无线电力传输线圈，这节省了空间并且节省了成本。

Claims (17)

1.一种线性电动机(10)，包括：
定子(20)和适于沿着定子(20)移动的动子(15)；
其中，定子(20)和动子(15)中的一个包括多个非磁芯线圈(25)，例如空芯线圈，非磁芯线圈沿定子(20)和动子(15)中的所述一个的纵向方向(Z)布置在至少一排线圈(24)中；并且
其中，定子(20)和动子(15)中的另一个包括永磁体(28)，所述永磁体在定子(20)和动子(15)中的所述另一个的纵向方向(Z)上布置在至少两个相邻排的永磁体(27)中，其中，相邻排的永磁体(27)由一间隙隔开，该间隙的尺寸设定为接收至少一排线圈(24)；并且
其中，相邻排的永磁体(27)中的至少一排至少部分地或完全地以Halbach阵列的形式布置，所述Halbach阵列包括强侧(SS)和弱侧(WS)，所述强侧(SS)面对所述至少一排线圈(24)。
2.根据权利要求1所述的线性电动机(10)，其中，相邻排的永磁体(27)中的至少两排至少部分地或完全地以Halbach阵列的形式布置，所述Halbach阵列包括强侧(SS)和弱侧(WS)，所述强侧(SS)面对所述至少一排线圈(24)。
3.根据权利要求1或2所述的线性电动机(10)，其中，所述多个非磁芯线圈(25)在所述定子(20)和动子(15)中的所述一个的纵向方向(Z)上布置在至少两个相邻排的线圈(24)中，排(24)由第二间隙隔开；
其中，永磁体(28)在定子(20)和动子(15)中的另一个的纵向方向(Z)上布置在至少三个相邻排的永磁体(27)中，其中，相邻排的永磁体(27)分别由一间隙隔开，该间隙的尺寸设定为接收至少两个相邻排的线圈(24)，其中，相邻排的永磁体(27)中的两排是最外排，并且相邻排的永磁体(27)中的至少一排是中间排；并且
其中，最外排中的一个或两个以Halbach阵列的形式布置，所述Halbach阵列包括强侧(SS)和弱侧(WS)，所述强侧(SS)中的每一个面对至少两排线圈(24)中的一排。
4.根据权利要求3所述的线性电动机(10)，其中，在至少一个中间排中，永磁体(28)在电动机法线(N)的方向上以具有反转的磁极的匝布置，并且永磁体(28)的磁极与最外排的永磁体(28)的磁极对准。
5.根据权利要求2所述的线性电动机(10)，包括一排线圈(24)的两个相邻组，以及两个相邻排的永磁体(27)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的线性电动机(10)，其中，相邻排(27)中的永磁体(28)在电动机法线(N)的方向上以具有反转的磁极的匝布置，并且相邻排的永磁体(27)的磁极彼此对准。
7.根据前述权利要求中任一项所述的线性电动机(10)，其中，所述多个非磁芯线圈(25)的线圈开口(OP)在电动机法线(N)的方向上，以提供定子(20)的横向方向上的主通量。
8.根据前述权利要求中任一项所述的线性电动机(10)，其中，所述非磁芯线圈(25)通过增材制造来制造。
9.根据前述权利要求中任一项所述的线性电动机(10)，其中，所述非磁芯线圈(25)相对于与所述纵向方向(Z)和电动机法线(N)两者垂直的垂直方向倾斜，例如相对于第一方向(X)倾斜。
10.根据前述权利要求中任一项所述的线性电动机(10)，其中，所述定子(20)在所述定子(20)的纵向方向(Z)上包括布置在由一间隙隔开的两个相邻排(24)中的多个空芯线圈，并且其中，所述动子(15)包括布置在三个相邻排(27)中的永磁体(28)，三个相邻排(27)由两个间隙隔开，所述两个间隙的尺寸设计成接收所述空芯线圈。
11.一种电梯(100)，包括电梯井道(30)和适于在电梯井道(30)中移动的电梯轿厢(5)，其中，电梯(100)包括根据前述权利要求中任一项所述的线性电动机(10)。
12.根据权利要求11所述的电梯(100)，其中，所述电梯井道(30)配备有充电站(201)，所述充电站包括至少一个第二线圈(26)和用于调制所述至少一个第二线圈(26)的功率级(210)；
其中，至少一个第二线圈(26)被布置为邻近于至少一个非磁芯线圈(25)，例如空芯线圈，以当电梯轿厢(5)位于充电站(201)时面对至少一个非磁芯线圈(25)，其中非磁芯线圈(25)可选地布置到动子(15)；
其中，功率级(210)被配置为当电梯轿厢(5)位于充电站(201)时调制所述至少一个第二线圈(26)。
13.根据权利要求11或12所述的电梯(100)，其中，所述电梯井道(30)配备有方向改变位置(300)以及包括配置为改变电梯轿厢(5)的运动方向的致动器(320)的设备，所述方向改变位置包括至少一个第三线圈(310)，所述第三线圈被布置为当电梯轿厢(5)位于方向改变位置(300)时，与定子(20)和动子(15)中的一个的所述多个非磁芯线圈(25)对准，从而能够在非磁芯线圈(25)和所述至少一个第三线圈(310)之间进行无线电力传输。
14.一种线性电动机(10)，包括：
定子(20)和适于沿着定子(20)移动的动子(15)；
其中，定子和动子中的一个包括多个非磁芯线圈，例如空芯线圈，非磁芯线圈沿定子和动子中的一个的纵向方向布置在至少一排线圈中；并且
其中，定子和动子中的另一个包括永磁体，该永磁体在定子和动子中的另一个的纵向方向上布置在至少两个相邻排的永磁体中，其中，相邻排的永磁体由一间隙隔开，该间隙的尺寸设定为接收至少一排线圈；并且
其中，非磁芯线圈通过增材制造来制造。
15.一种线性电动机(10)，包括：
定子和适于沿着定子移动的动子；
其中，定子和动子中的一个包括多个非磁芯线圈，例如空芯线圈，非磁芯线圈沿定子和动子中的一个的纵向方向布置在至少一排线圈中；并且
其中，定子和动子中的另一个包括永磁体，该永磁体在定子和动子中的另一个的纵向方向上布置在至少两个相邻排的永磁体中，其中，相邻排的永磁体由一间隙隔开，该间隙的尺寸设定为接收至少一排线圈；并且
其中，非磁芯线圈相对于与纵向方向和电动机法线方向二者都垂直的垂直方向倾斜。
16.一种电梯(100)，包括线性电动机，所述线性电动机包括：
定子和适于沿着定子移动的动子；
其中，定子和动子中的一个包括多个非磁芯线圈，例如空芯线圈，非磁芯线圈沿定子和动子中的一个的纵向方向布置在至少一排线圈中；并且
其中，定子和动子中的另一个包括永磁体，该永磁体在定子和动子中的另一个的纵向方向上布置在至少两个相邻排的永磁体中，其中，相邻排的永磁体由一间隙隔开，该间隙的尺寸设定为接收至少一排线圈；并且
其中，所述电梯包括至少一个第二线圈(26)，可选地，一组第二非磁芯线圈，其布置到定子和动子中的所述一个，例如布置成位于一个或多个平台层(19)的水平上或下方，布置成在一个或多个充电站(201)处与定子(20)和动子(15)中的一个的多个非磁芯线圈(25)对准，从而能够在非磁芯线圈(25)和所述至少一个第二线圈(26)之间进行无线电力传输，其中，可选地，第二线圈与非磁芯线圈(25)相同。
17.一种电梯(100)，包括线性电动机，所述线性电动机包括：
定子和适于沿着定子移动的动子；
其中，定子和动子中的一个包括多个非磁芯线圈，例如空芯线圈，非磁芯线圈沿定子和动子中的一个的纵向方向布置在至少一排线圈中；并且
其中，定子和动子中的另一个包括永磁体，该永磁体在定子和动子中的另一个的纵向方向上布置在至少两个相邻排的永磁体中，其中，相邻排的永磁体由于间隙隔开，该间隙的尺寸设定为接收至少一排线圈；并且
其中，所述电梯包括一组第三非磁芯线圈(26)，其布置到所述定子和所述动子中的一个，布置成位于方向改变位置(300)并且布置成与所述定子(20)和所述动子(15)中的一个的所述多个非磁芯线圈(25)对准，从而能够在非磁芯线圈(25)和第三非磁芯线圈(26)之间进行无线电力传输，其中，可选地，第二非磁芯线圈与非磁芯线圈(25)相同，其中，所述电梯还包括在方向改变位置(300)包括致动器(320)的设备，所述致动器被配置为改变电梯轿厢(5)的运动方向。
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