CN114380171A - 节能电梯和电梯的节能方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能电梯，该节能电梯包括井道、轿厢、直线电机、节能装置和变频器。轿厢位于所井道内，且与井道内壁可滑动连接。直线电机分别包括初级模块和次级模块，初级模块安装于轿厢上，次级模块安装于井道上，且初级模块和次级模块相对设置。节能装置包括蓄电池和转换器，转换器连接于蓄电池。变频器包括整流模块、直流模块和逆变模块，直流模块连接整流模块和逆变模块，逆变模块连接于直线电机，转换器连接于直流模块。本发明将电梯电机发电工况下产生的能量经过变频器直流模块保存在节能装置中，减少了能源的浪费，而且还可避免势能转化的电流回馈到电网，从而造成电网谐波污染的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电梯节能技术领域，具体涉及一种节能电梯和电梯的节能方法。
背景技术
电梯在上升或者下降时，有多余的能量产生，此时这些能量必须释放以防损坏电梯及其他设备。传统做法是在回路中串接制动电阻，让电梯以热能的形式消耗掉，但这种做法会造成能量浪费，大量的热会减少电阻的使用寿命。或者将能量回馈电网，通过能量回馈单元将再生电能逆变为交流电送回电网，但是能量回馈制动对应用场合要求较高，电网电压下稳定时才可以使用，否则易引起换相失败、损坏器件等问题，同时在回馈时会对电网有谐波污染，以及其控制复杂，成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种节能电梯和电梯的节能方法，以解决上述现有技术中存在的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种节能电梯，该节能电梯包括：
井道，所述井道为沿竖直方向延伸的通道，所述井道沿水平方向的截面为矩形；
轿厢，所述轿厢为长方体且位于所井道内，所述轿厢与所述井道内壁可滑动连接；以及
直线电机，所述直线电机分别包括初级模块和次级模块，所述初级模块安装于所述轿厢的相对的两侧且沿竖直方向延伸，所述次级模块安装于所述井道的相对的两侧且从所述井道的底部延伸至顶部，所述初级模块和所述次级模块相对设置；
节能装置，所述节能装置包括蓄电池和转换器，所述转换器连接于所述蓄电池；以及
变频器，变频器包括整流模块、直流模块和逆变模块，所述直流模块连接所述整流模块和所述逆变模块，所述逆变模块连接于所述直线电机，所述转换器连接于所述直流模块。
在一个实施例中，所述初级模块包括：
铁芯，所述铁芯安装于所述轿厢上且沿竖直方向延伸；以及
多个绕组，多个所述绕组嵌入所述铁芯且沿所述竖直方向间隔排列。
在一个实施例中，所述次级模块包括：
支撑架，所述支撑架安装于所述井道的内壁且沿所述井道底部延伸至顶部；
钢板，所述钢板连接于所述支撑架且从所述井道底部延伸至顶部，所述钢板靠近所述铁芯的一侧设有多个朝向铁芯方向凸出的凸条，多个所述凸条沿所述井道底部至顶部间隔排列；
铝板，所述铝板安装于所述钢板靠近所述铁芯的一侧且所述铝板上设有多个贯通槽，每个所述凸条位于每个所述贯通槽内。
在一个实施例中，所述凸条位于所述贯通槽内且延伸超出所述贯通槽。
在一个实施例中，所述贯通槽沿第二方向的长度范围为180mm至220mm。
在一个实施例中，所述井道或所述轿厢中的一个设有沿竖直方向延伸的滑轨，另一个设有配合安装于所述滑轨的滑块。
在一个实施例中，所述节能电梯还包括：检测模块，所述检测模块用于检测所述蓄电池是否高于预定阀值；以及
控制模块，所述控制模块信号连接所述检测模块、所述节能装置和所述直线电机，所述控制模块用于接收所述检测模块的电信号，还可以用于控制所述节能装置和所述直线电机的运作。
本发明还涉及一种电梯的节能方法，包括步骤：
S1、获取电梯的实时运行状态，根据所述电梯的实时运行状态检测直线电机是否处于发电状态；若所述直线电机处于发电状态，则将势能转化的电能存储到蓄电池内；
S2、检测蓄电池的电量，若蓄电池的电流高于预定高阈值，则由所述蓄电池为所述电梯供电；若所述蓄电池的电量低于预设低阈值，则将势能转换的电能储存至所述蓄电池内。
在一个实施例中，所述电梯的所述实时运行状态包括：电梯运行方向、直线电机的运动方向与制动力方向。
本发明将电梯电机发电工况下产生的能量经过变频器直流模块保存在节能装置中，减少了能源的浪费，而且还可避免势能转化的电流回馈到电网，从而造成电网谐波污染的问题。
附图说明
图1是本发明的第一个实施例中的直线电机示意图。
图2是本发明的第一个实施例的次级模块沿第一方向的剖视图。
图3是本发明的第一个实施例中的次级模块的俯视图。
图4是本发明的第三个实施例中的家用电梯示意图。
图5是本发明的第三个实施例中的家用电梯不同角度的示意图。
图6是本发明的第四个实施例中的节能电梯的电路图。
附图标记：100、直线电机；1、铁芯；11、定子齿；2、次级模块；21、铝板；211、贯通槽；22、钢板；221、凸条；200、电梯；201、井道；202、轿厢；3、节能装置；4、变频器；41、整流模块；42、直流模块；43、逆变模块。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
本发明涉及一种节能电梯200，如图1-图6所示，该节能电梯包括井道、轿厢、直线电机、节能装置和变频器。
井道201具有沿竖直方向延伸的通道且井道201沿水平方向的截面为矩形。
轿厢202为长方体且位于井道201内，轿厢202与井道201内壁可滑动连接。在一个实施例中，井道201上设有沿竖直方向延伸的滑轨，而轿厢202上设有可嵌入滑轨的滑块，轿厢202可通过滑块和滑轨的配合沿井道201滑动。应理解，也可以通过其他方式使轿厢202滑动连接于井道201，不限制滑动连接方式。
直线电机100用于驱动轿厢202沿井道201滑动，具体地，直线电机100包括初级模块和次级模块2，初级模块安装于轿厢的相对的两侧且沿竖直方向延伸。次级模块2安装于井道的相对的两侧且从井道的底部延伸至顶部，次级模块和初级模块相对设置。
节能装置3包括蓄电池和转换器，蓄电池用于储存电能，转化器用于将转换电流。具体地，转换器连接于蓄电池，转换器相当于电流转换的开关，可以使得直线电机供电或收集电能。实际应用时，电梯200需要上升的过程中，转换器启动，并发送信息至节能电梯的控制模块，控制模块控制直线电机100驱动轿厢202上升。当电梯200运动至较高的楼层，轿厢202具有一定的势能或动能，转换器则发信号至控制模块，控制模块则控制绕组中的线圈在随着轿厢202下降的过程中，不断切割井道201上的感应磁场，从而产生电流，电流最终流入蓄电池内储存起来。
蓄电池用于收集轿厢202在下降过程中由动能或势能转化的电量，还可以作为应急电源。当电网停电时，检测模块发信号至控制模块，控制模块可以控制蓄电池发电，保证电梯200的安全运行。
变频器4包括整流模块41、直流模块42和逆变模块43，直流模块42连接整流模块41和逆变模块43，逆变模块43电连接于直线电机100，转换器电连接于直流模块42。变频器4用于将交流电变成直流电再储存至蓄电池中。需要驱动轿厢202升降的时候，变频器4再将蓄电池内的直流电变成交流输出。
本发明将电梯200电机发电工况下产生的能量经过变频器4直流模块42保存在节能装置3中，减少了能源的浪费，而且还可避免势能转化的电流回馈到电网，从而造成电网谐波污染的问题。
需要注意的是，直线电机100的初级模块包括铁芯1和多个绕组(图未示)，铁心1安装于轿厢202上。多个绕组可以通三相电流并形成变化的磁场，铁芯1可以加强多个绕组产生的磁场强度。
多个绕组缠绕在铁芯1上。具体地，铁芯1沿竖直方向延伸且铁芯1的一侧设有朝向次级模块凸出的多个定子齿11。多个定子齿11沿竖直方向间隔排列。多个绕组绕设于定子齿11上。实际应用时，对多个绕组输入三相或多相电流，多个绕组可以产生变化的磁场，变化的磁场可使得次级模块2产生电流。
次级模块2包括钢板22、铝板21和支撑架，如图1、图2和图3所示，支撑架安装于井道201上且从井道201的底部延伸至顶部。钢板22安装于支撑架上且沿竖直方向延伸，且钢板22远离支撑架的一侧设有多个凸条221，多个凸条221沿竖直方向间隔排列。铝板21沿竖直方向延伸且安装于钢板22上，铝板21设有多个贯通槽211，且多个贯通槽211沿竖直方向间隔排列。每个凸条221安装于每个贯通槽211内。
铝板21导电性较好，可感应初级模块产生的变化的磁场，从而产生变化的电流，变化的电流产生感应磁场，通过改变绕组的电流变化速度，可以改变初级模块和轿厢的运动速度。
另外，钢板22上的凸条221可以加强次级模块的磁场，减小初级模块和次级模块2之间的气隙宽度，避免直线电机100出现漏磁的现象，从而提高直线电机100的效力。
进一步地，凸条221位于贯通槽211内且延伸超出贯通槽211。凸条221凸出于铝板21可更进一步靠近初级模块，进一步减小初级模块和次级模块2的气隙，提高直线电机100的效率。
铝板21上的多个贯通槽211沿竖直方向排列形成格栅，铝板21上相邻两个贯通槽211的间距c范围为10mm，贯通槽211的宽度a范围为10mm，贯通槽211的深度b范围为13mm，贯通槽211沿第二方向的长度d范围为180mm至220mm。具体数值根据不同负载和初级极距确定，从而达到最优效果。
在图4所示的实施例中，贯通槽211的宽度为10mm、深度b为10mm，相邻两个贯通槽211之间的间距c为10mm，贯通槽211沿第二方向的长度d为200mm，贯通槽211的数量50个，钢板22总长e为10000mm。
本发明的直线电机100的气隙范围为2mm至4mm。气隙的决定磁通量的大小，气隙越大，漏磁越多，电机的效率越低。初级模块通过绕组中变化的电流产生变化的磁场，使得铝板21产生感应磁场，感应磁场通过钢板22的凸条221得到加强。而本发明的凸条221穿过铝板21的贯通槽211，更进一步靠近初级模块的磁场，使得初级模块和次级模块2之间的气隙变小，使得直线电机100的效率增大。
另外，铁芯1采用碳素结构钢或硅钢片，优选碳素结构钢，碳素结构钢壳导电、力学性能较好且价格便宜。
铝板21采用工业纯铝，并通过锻造形成。钢板22的材料为普通碳素结构钢，并通过铸造形成，造价低，节约成本。
与现有技术相比，本发明的直线电机100采用格栅式的次级模块，减小了次级模块和初级模块之间的电磁间隙宽度，可以产生更大的电磁驱动力。另外本发明的铝板21采用铸造的加工方式，钢板22采用锻造的加工方式。
另外，节能电梯200还包括检测模块和控制模块，检测模块用于检测蓄电池的电量是否高于预定阀值，若蓄电池高于预定高阀值，则可将蓄电池内的电量为直线电机100发电。若蓄电池的电量低于预定低阀值，则将势能转化的电能储存在蓄电池中。
控制模块信号连接检测模块、节能装置3和直线电机100，控制模块用于接收检测模块的电信号，还可以用于控制节能装置3和直线电机100的运作。实际运作时，检测模块将检测的电信号发送至控制模块，比如检测模块检测的蓄电池的电流发送至控制模块，控制模块根据检测模块的电信号做出判断，并控制转换器吸收电能或将蓄电池的电流用于直线电机100。
本发明还涉及一种电梯200的节能方法，包括步骤：
S1、获取电梯200的实时运行状态，根据电梯200的实时运行状态检测直线电机100是否处于发电状态；若直线电机100处于发电状态，则将势能转化的电能存储到蓄电池内；
S3、检测蓄电池的电量，若蓄电池的电流高于预定高阈值，则由蓄电池为电梯200供电；若蓄电池的电量低于预设低阈值，则将势能转换的电能储存至蓄电池内。
电梯200的所述实时运行状态包括：电梯200运行方向、直线电机100的运动方向与制动力方向。
发电条件满足下列A或B中的一种：
A、电梯200下降时，直线电机100反转且正向制动力矩。
B、电梯200上升时，直线电机100正转且反向制动力矩。
在直线电机100发电的情况下，本方法可以将变频器4直流模块42的电容中积聚的电能储存下来。而当电梯200电机处于电动工况时，变频器4的直流模块42直接提供给直线电机100使用，使电梯200拖动系统消耗电网功率下降，从而达到节约电能目的。
本发明的电梯200的节能方法简单，可以将电梯200多余的能量转换成电脑储存至蓄电池内，减少能量浪费，还可以避免势能转化的电流回馈到电网，从而避免电网谐波被污染。
以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (9)
1.一种节能电梯，其特征在于，包括：
井道，所述井道为沿竖直方向延伸的通道，所述井道沿水平方向的截面为矩形；
轿厢，所述轿厢为长方体且位于所井道内，所述轿厢与所述井道内壁可滑动连接；
直线电机，所述直线电机分别包括初级模块和次级模块，所述初级模块安装于所述轿厢的相对的两侧且沿竖直方向延伸，所述次级模块安装于所述井道的相对的两侧且从所述井道的底部延伸至顶部，所述次级模块和所述初级模块相对设置；
节能装置，所述节能装置包括蓄电池和转换器，所述转换器连接于所述蓄电池；以及
变频器，变频器包括整流模块、直流模块和逆变模块，所述直流模块连接所述整流模块和所述逆变模块，所述逆变模块连接于所述直线电机，所述转换器连接于所述直流模块。
2.根据权利要求1所述的电梯，其特征在于，所述初级模块包括：
铁芯，所述铁芯安装于所述轿厢上且沿竖直方向延伸；以及
多个绕组，多个所述绕组绕设于所述铁芯上。
3.根据权利要求2所述的电梯，其特征在于，所述次级模块包括：
支撑架，所述支撑架安装于所述井道的内壁且沿所述井道底部延伸至顶部；
钢板，所述钢板连接于所述支撑架且从所述井道底部延伸至顶部，所述钢板靠近所述铁芯的一侧设有多个朝向铁芯方向凸出的凸条，多个所述凸条沿所述井道底部至顶部间隔排列；
铝板，所述铝板安装于所述钢板靠近所述铁芯的一侧且所述铝板上设有多个贯通槽，每个所述凸条位于每个所述贯通槽内。
4.根据权利要求3所述的节能电梯，其特征在于，所述凸条位于所述贯通槽内且延伸超出所述贯通槽。
5.根据权利要求4所述的节能电梯，其特征在于，所述贯通槽沿第二方向的长度范围为180mm至220mm。
6.根据权利要求1所述的节能电梯，其特征在于，所述井道或所述轿厢中的一个设有沿竖直方向延伸的滑轨，另一个设有配合安装于所述滑轨的滑块。
7.根据权利要求1所述的节能电梯，其特征在于，所述节能电梯还包括：
检测模块，所述检测模块用于检测所述蓄电池是否高于预定阀值；以及
控制模块，所述控制模块信号连接所述检测模块、所述节能装置和所述直线电机，所述控制模块用于接收所述检测模块的电信号，还可以用于控制所述节能装置和所述直线电机的运作。
8.一种电梯的节能方法，其特征在于，包括步骤：
S1、获取电梯的实时运行状态，根据所述电梯的实时运行状态检测直线电机是否处于发电状态；若所述直线电机处于发电状态，则将势能转化的电能存储到蓄电池内；
S2、检测蓄电池的电量，若蓄电池的电流高于预定高阈值，则由所述蓄电池为所述电梯供电；若所述蓄电池的电量低于预设低阈值，则将势能转换的电能储存至所述蓄电池内。
9.根据权利要求8所述的电梯的节能方法，其特征在于，所述电梯的所述实时运行状态包括：电梯运行方向、直线电机的运动方向与制动力方向。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |