CN1189374C - 电梯车厢的主动磁导向系统 - Google Patents

Abstract

一种电梯的磁导向系统，包括沿导轨移动的移动部件；连接移动部件的磁铁部件，多个电磁铁和永磁铁，该电磁铁具有以一间隙面对导轨的磁极，至少设置两个磁极，在导轨上在彼此相反方向上作用吸引力，该永磁铁形成引导移动部件的磁通势，并通过所述间隙以一个电磁铁形成共同磁路；传感器，检测由该磁铁部件和该导轨形成的共同磁路的状态；及导向控制器，响应传感器的输出信号控制加在所述电磁铁上的激励电流，以稳定磁路。

Description

电梯车厢的主动磁导向系统

本申请要求享受申请日为1999年7月6日的日本专利申请11-192224的优先权，下面参考合并其所有内容。

本发明涉及引导可移动装置如电梯车厢的主动磁导向系统。

一般，电梯车厢由线缆悬吊，并由升降机沿垂直固定在升降机通路中的导轨进行驱动。因为电梯车厢是由线缆悬吊，所以由于载荷不平衡或乘客移动会使该电梯车厢抖动。通过沿导轨引导该车厢而抑制其抖动。

包括在导轨上滚动的滚轮和悬吊架的导向系统通常用于沿导轨引导电梯车厢。但是，由导轨内不均匀如扭曲和接合处引起的令人讨厌的噪声和振动会通过滚轮传给车厢中的乘客，有损乘坐的舒适性。

为了解决上述问题，提出了各种可选择的方法，公开在日本专利公开(Kokai)号51-116548、日本专利公开(Kokai)号6-336383和日本专利公开(Kokai)号7-187552中。这些参考文献公开了一种电梯车厢，在钢制导轨上形成电磁工作吸引力，因此可引导车厢并且不用接触导轨。

日本专利公开(Kokai)号7-187552公开了一种具有一对绕在E形铁心上的线圈的电磁铁，通过电磁力引导电梯车厢，根据该技术，提供了舒适的乘坐，减少了电磁铁装置的部件数量，简化了结构，并且提高了可靠性。

但是，在上述的电梯的导向系统中，存在下述的一些问题。

如果设计导向系统以严格沿着导轨的轨迹，则车厢会因导轨不均匀而抖动，结果破坏了乘坐的舒适性。因此，设计具有低刚度的导向系统支撑电梯车厢。但是如果车厢由具有低刚度的导向系统支撑，为了允许车厢振动则要求导向系统有大冲程，因为车厢的抖动幅度因引导方向上的干扰力而增大。为了采用磁力控制这样大的冲程，电磁铁和导轨之间的间隙应很大。但是如果间隙变宽，由于磁阻抗升高会使电磁铁的有效磁通量减小，结果，与磁通量的平方成比例的车厢导向力大大减小。

根据由电磁铁构成的磁导向系统，作用在导轨上的引力与间隙的平方成反比，并与激励电流的平方成正比。一般，关于电磁铁的吸引力控制广泛采用线性控制。在这种情况下，即使电梯车厢停在合适位置，由于下面的原因也要在预定激励电流下激励电磁铁。

假使电梯车厢停在合适位置。严格地说，由于不需要导向力，可以认为激励电流设置为零。但是由于电磁铁的吸引力与激励电流的平方成正比，如果根据在稳定状态下激励电流为零的假设，吸引力成线性近似，则间隙的无穷小波动的常数项和激励电流的无穷小波动的常数项变成零。即，电磁铁的吸引力为f，间隙为x，激励电流为i，吸引力关于间隙x和激励电流i的偏微分项为f/x和f/i，变成零，结果难于设计线性系统。

此外，为了使线性系统具有良好性能，f/x和f/i具有某一较大值。该值与间隙成反比，与激励电流产生的磁通势和电磁感应圈的圈数成正比。因此，f/x和f/i是通过增加激励电流或电磁感应圈的圈数而给出一个适当值。因此，就电磁铁构成的导向系统来说，为了获得具有良好性能和低刚度的导向系统，首先采用大电流激励电磁铁，或采用具有大圈数的电磁感应圈。

但是，如果激励电流增大，由于产生热量，则需要使用冷却系统。此外，如果增加电磁感应圈的圈数，电磁铁的尺寸和重量会变大。根据由电磁铁构成的磁导向系统，当磁导向系统较大时，重量变得更大。其结果是使电梯的整个系统很大，同时提高了费用。

至于抑制电磁感应圈产生热量的技术，例如由日本专利公开号(Kokai)60-32581、公开号(Kokai)61-102105中所公开的，已经公知一种电磁导向系统，在磁导向系统和导轨之间的间隙中形成由电磁铁和永磁铁制成的普通磁路。该技术的目的在于在磁导向系统的垂直方向上平衡重力和吸引力，在导轨上运行利用该技术搬运物件而又不与导轨接触。最后，该磁导向系统使吸引力仅在一个方向上至少作用在一个导轨上，从而支撑一被支撑物体的重量，并使磁导向系统的宽度与其所属的导轨宽度相等。沿导轨由作用在导轨上的作用力对被支撑物体进行导向。

一般说来，由于电梯车厢本身的重量由线缆承受，因此并不要求导轨多坚固，去承受支撑电梯车厢做水平运动的更大的力。因此，为了降低导轨的安装成本，电梯导轨的安装刚度并不总是很高。根据具有这样特征的电梯，如果磁导向系统只在一个方向上在导轨上作用吸引力，则导轨偏离安装位置。这引起导轨接缝处不水平和引起变形，因此降低乘坐的舒适性。

此外，如果磁导向系统和导轨之间的间隙变宽，减小了作用在导轨上的吸引力，电磁铁的作用力减小，并且很难通过该作用力进行制导。如果不能通过该作用力的制导很好地工作，则需要另外的磁导向系统。因此，该磁导向系统的大小和重量都会增大，结果电梯形成一个很大系统，并提高了成本费用。

因此，本发明的目的是提供一种用于电梯的磁导向系统，其通过有效抑制电梯车厢的抖动改善乘坐的舒适性。

本发明的另一目的在于提供一种用于电梯的缩小并简化的磁导向系统。

本发明的另一目的在于提供一种用于电梯的磁导向系统，没有对其投入高成本。

本发明提供一种用于电梯的磁导向系统，包括沿导轨移动的可移动部件；连接于该可移动部件的磁铁部件，该磁铁部件具有多个电磁铁和永磁铁，该电磁铁具有以一间隙面对导轨的磁极，至少设置两个磁极以在导轨上在彼此相反方向上作用吸引力，该永磁铁形成引导该可移动部件的磁通势，并通过间隙上由一个电磁铁形成共同磁路；传感器，用于检测由磁铁部件和导轨形成的共同磁路的状态；导向控制器，响应传感器的输出信号控制加在电磁铁上的激励电流，从而稳定了磁路，在所述可移动部件的运动自由度中的至少一个自由度之中，将有助于该自由度运动的所述多个电磁铁的激励电流总和收敛为零，不接触地将所述可移动部件引导向所述导轨。

通过参照下面结合附图的详细说明，可很容易并更好地对本发明和由此而伴随的优点作更全面的了解，其中：

图1是本发明第一实施例电梯车厢的磁导向系统的透视图；

图2是显示可移动部件和导轨之间关系的透视图；

图3是显示磁导向系统的磁铁部件结构透视图；

图4是显示磁铁部件磁路的平面图；

图5显示了磁铁部件磁路的运动特征；

图6是显示控制器电路的方框图；

图7是显示控制器的控制电压计算器电路的方框图；

图8是显示控制器的另一控制电压计算器电路的方框图；

图9是显示第二实施例磁导向系统的磁铁部件结构透视图；

图10是显示第二实施例磁铁部件的平面图；

图11是显示第三实施例磁导向系统的磁铁部件结构平面图；

现在参照附图，这里相同标号表示贯穿各附图的相同或对应部分，下面说明本发明的实施例。

这里通过图示实施例详细说明本发明。

图1至图4给出本发明第一实施例电梯车厢的磁导向系统。如图1所示，采用普通安装方法将由铁磁材料制成的导轨2和2′设置在升降通路上。可移动部件4采用普通升降方法(未示)如卷绕线缆3沿导轨2和2′上升和下降。

可移动部件4包括用于容纳乘客和承载的电梯车厢10和导向部件5a-5d。为了导向部件5a-5d各自的位置，导向部件5a-5d包括具有一定强度的框架11。

导向部件5a-5d分别连接在框架11的上角部和下角部，并分别面对导轨2和2′。详细如图3和4所示，导向部件5a-5d中每个包括由非磁性材料如铝、不锈钢或塑料制成的支架12、x方向间隙传感器13、y方向间隙传感器14和磁铁部件15b。在图3和4中，只显示了一个导向部件5b，其它导向部件5a、5c和5d结构与导向部件5b相同。后标“b”表示导向部件5b的组件。

磁铁部件15b包括中心铁心16、永磁铁17和17′以及电磁铁18和18′。永磁铁17和17′的相同极彼此面对，将中心铁心16夹在永磁铁17和17′之间，因此形成为E形的整体。电磁铁18包括L形铁心19、绕在铁心19上的线圈20和连接在铁心19上部的铁心板21。同样地，电磁铁18′包括L形铁心19′、绕在铁心19′上的线圈20’和连接在铁心19′上部的铁心板21′。详细如图3所示，固体润滑材料22设置在中心铁心16和电磁铁18和18′的上部，使当电磁铁18和18′不受激励时，磁铁部件15b不由于永磁铁17和17′产生吸引力而吸引导轨。例如，固体润滑材料可采用包含特氟纶、石墨或二硫化钼的材料。

在下述说明中，为了简化所示实施例的说明，为了区别起见，后标“a”-“d”分别标在图中指示各自导向部件5a-5d的主要组件。

单独激励磁铁部件15b的线圈20和20′。作用在导轨2′上的y方向和x方向的吸引力各自由线圈20和20′控制。如图4和5所示，l_m是在永磁铁17和17′的极化方向上的长度，H_m是矫顽力，R_gb1是在由永磁铁17、电磁铁18、导轨2′和中心铁心16形成的磁路Mcb内的电磁铁18和导轨2′之间的间隙Gb的磁阻，R_gb2是在由永磁铁17′、电磁铁18′、导轨2′和中心铁心16形成的磁路Mcb.内的电磁铁18′和导轨2′之间的间隙Gb′的磁阻，R_gb3是中心铁心16和导轨2′之间的间隙Gb″的磁阻，N是线圈20和20′的圈数，R_cl是关于由线圈20和20′的磁通势引起的漏磁通的磁路Mlb和Mlb′的共同磁阻，R_p是永磁铁17和17′的共同内磁阻，R_pl是关于由永磁铁17和17′的磁通势引起的漏磁通的磁路Mpb和Mpb′的共同磁阻，R_ic是指向磁路Mcb和Mcb′的共同磁路的铁心的内磁阻，R_id是不指向磁路Mcb和Mcb′的共同磁路的铁心的内磁阻，i_b1和i_b2是线圈20和20′的激励电流，Φ_bi和Φ_b2是磁路Mcb和Mcb′的主磁通，Φ_lb1和Φ_lb2是磁路Mlb和Mlb′的主磁通，Φ_pb1和Φ_pb2是磁路Mpb和Mpb′的主磁通，下面由公式1给出关于磁路Mcb、Mcb′、Mlb、Mlb′、Mpb和Mpb′的磁路公式。

(公式1)

在上述公式1中，当磁铁部件15b在y方向上移动时，R_gb1和R_gb2变化，当磁铁部件15b在x方向上移动时，R_gb3变化。在公式1中，μ_o是在真空中的导磁率，S_γ是形成磁阻R_gb1和R_gb2的磁路的有效横截面，S_x是形成磁阻R_gh3的磁路的有效横截面，S_p是形成磁阻R_p的磁路的有效横截面，l_r是关于磁阻R_gb1和R_gb2的间隙长度之和。磁阻R_gb1、R_gb2、R_gb3和R_p由下面的公式2给出，假设使间隙Gb和Gb′的长度彼此相同的磁铁部件15b的位置是y方向的原位置。

(公式2)

$R_{\mathrm{gb}1}=\frac{\frac{l_r}{2}+y_b}{{\mathrm{\μ}}_0{S}_y},R_{\mathrm{gb}2}=\frac{\frac{l_r}{2}-y_b}{{\mathrm{\μ}}_0{S}_y},R_{\mathrm{gb}3}=\frac{x_b}{{\mathrm{\μ}}_0{S}_x},R_p=\frac{l_m}{{\mathrm{\μ}}_0{S}_p}$

x_b项是磁铁部件15b的间隙Gb″长度。y_b项是在y方向由原位置的变化量。

为简化计算，假设内磁阻Rid和Ric以及漏磁通Φ_1b1、Φ_1b2、Φ_pb1和Φ_pb2小到可足以忽略，如下面的公式3，计算作为x_b、y_b、i_b1、i_b2的函数的磁路Mcb和Mcb′的主磁通Φ_b1、Φ_b2。

(公式3)

${\mathrm{\Φ}}_{b1}(x_b,y_b,i_{b1},i_{b2})=$

$\frac{2{\mathrm{\μ}}_0{S}_p{S}_y}{{l_r}^2{S_p}^2{S}_x+4l_r{S}_p{S}_y(l_m{S}_x+S_p{x}_b)+4{l_m}^2{S}_x{S_y}^2+8l_m{S}_p{S_y}^2{x}_b-4{S_p}^2{S}_x{y_b}^2}\×$

$(H_m{l}_m{S}_x(l_r{S}_p+2l_m{S}_y-2S_p{y}_b)+{\mathrm{Ni}}_{b1}(l_r{S}_p{S}_x+2l_m{S}_x{S}_y+2S_p{S}_y{x}_b-2S_p{S}_x{y}_b)-2{\mathrm{Ni}}_{b2}{S}_p{S}_y{x}_b)$

${\mathrm{\Φ}}_{b2}(x_b,y_b,i_{b1},i_{b2})=$

$\frac{2{\mathrm{\μ}}_0{S}_p{S}_y}{{l_r}^2{S_p}^2{S}_x+4l_r{S}_p{S}_y(l_m{S}_x+S_p{x}_b)+4{l_m}^2{S}_x{S_y}^2+8l_m{S}_p{S_y}^2{x}_b-4{S_p}^2{S}_x{y_b}^2}\×$

$(H_m{l}_m{S}_x(l_r{S}_p+2l_m{S}_y+2S_p{y}_b)-2{\mathrm{Ni}}_{b1}{S}_p{S}_y{x}_b+{\mathrm{Ni}}_{b2}(l_r{S}_p{S}_x+2l_m{S}_x{S}_y+2S_p{S}_y{x}_b+2S_p{S}_x{y}_b))$

下面的公式4给出磁铁部件15b的间隙Gb、Gb′、Gb″各自的吸引力F_b1、F_b2、F_b3。

(公式4)

$F_{b1}(x_b,y_b,i_{b1},i_{b2})=-\frac{1}{2{\mathrm{\μ}}_0{S}_y}{\mathrm{\Φ}}_{b1}{(x_b,y_b,i_{b1},i_{b2})}^2$

$F_{b2}(x_b,y_b,i_{b1},i_{b2})=\frac{1}{2{\mathrm{\μ}}_0{S}_y}{\mathrm{\Φ}}_{b2}{(x_b,y_b,i_{b1},i_{b2})}^2$

$F_{b3}(x_b,y_b,i_{b1},i_{b2})=-\frac{1}{2{\mathrm{\μ}}_0{S}_y}{({\mathrm{\Φ}}_{b1}(x_b,y_b,i_{b1},i_{b2})+{\mathrm{\Φ}}_{b2}(x_b,y_b,i_{b1},i_{b2}))}^2$

因此，下面的公式5给出了在x方向操作磁铁部件15b的力F_xb和在y方向操作磁铁部件15b的力F_yh。

(公式5)

F_xb(x_b，y_b，i_b1，i_b2)＝F_b3(x_b，y_b，i_b1，i_b2)

F_yb(x_b，y_b，i_b1，i_b2)＝F_b1(x_b，y_b，i_b1，i_b2)+F_b2(x_b，y_b，i_b1，i_b2)

电磁铁18和18′的激励电流i_b1和i_b2为0，间隙Gb″为X₀，磁铁部件15b位于y轴的原位置(y＝0)，根据欧拉运动方程变换公式5给出了关于x_b、y_b、i_b1和i_b2的微元波动d_xb、d_yb、d_ib1和d_ib2的吸引力F_xb和F_yb的微元波动dFxb和dFyb，然后接近于线性方程。

(公式6)

${\mathrm{dF}}_{\mathrm{xb}}=\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂x_b}\right)d{x}_b+\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂y_b}\right)d{y}_b+\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂i_{b1}}\right)d{i}_{b1}+\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂i_{b2}}\right)d{i}_{b2}$

这里xb＝x0，yb＝0，ib1＝0以及ib2＝0，括号内的偏微分如下。

$\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂x_b}\right)=\frac{128{H_m}^2{l_m}^2{{\mathrm{\μ}}_0}^2{S_p}^3{S_x}^2{S_y}^3}{{(l_r{S}_p{S}_x+2l_m{S}_x{S}_p+4S_p{S}_y{x}_0)}^3}$

$\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂y_b}\right)=0$

$\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂i_{b1}}\right)=\frac{-16H_m{l}_m{{\mathrm{\μ}}_0}^{2}N{S_p}^2{S_x}^2{S_y}^2}{{(l_r{S}_p{S}_x+2l_m{S}_x{S}_p+4S_p{S}_y{x}_0)}^2}$

$\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂i_{b2}}\right)=\frac{-16H_m{l}_m{{\mathrm{\μ}}_0}^{2}N{S_p}^2{S_x}^2{S_y}^2}{{(l_r{S}_p{S}_x+2l_m{S}_x{S}_p+4S_p{S}_y{x}_0)}^2}$

(公式7)

${\mathrm{dF}}_{\mathrm{xb}}=\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂x_b}\right)d{x}_b+\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂y_b}\right)d{y}_b+\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂i_{b1}}\right)d{i}_{b1}+\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂i_{b2}}\right)d{i}_{b2}$

$\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{yb}}}{\∂x_b}\right)=0$

$\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{yb}}}{\∂y_b}\right)=\frac{32{H_m}^2{l_m}^2{{\mathrm{\μ}}_0}^2{S_p}^3{S_x}^2{S_y}^2}{(l_r{S}_p+2l_m{S}_y){(l_r{S}_p{S}_x+2l_m{S}_x{S}_y+4S_p{S}_y{x}_0)}^2}$

$\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{yb}}}{\∂i_{b1}}\right)=\frac{-8H_m{l}_m{{\mathrm{\μ}}_0}^{2}N{S_p}^2{S}_x{S_y}^2}{(l_r{S}_p+2l_m{S}_y)(l_r{S}_p{S}_x+2l_m{S}_x{S}_y+4S_p{S}_y{x}_0)}$

$\left(\frac{{\∂F}_{\mathrm{yb}}}{\∂i_{b2}}\right)=\frac{8H_m{l}_m{{\mathrm{\μ}}_0}^{2}N{S_p}^2{S}_x{S_y}^2}{(l_r{S}_p+2l_m{S}_y)(l_r{S}_p{S}_x+2l_m{S}_x{S}_y+4S_p{S}_y{x}_0)}$

根据上述公式可知，即使磁铁部件15b在y方向有一点抖动，F_xb也不变，此外，即使磁铁部件15b在x方向有一点抖动，Fyb也不变。另外，建立下述公式8，如果Fx是(i_b1+i_b2)，且Fy是(i_b1-i_b2)，可知Fx和Fy可分别控制。

(公式8)

$\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂i_{b1}}=\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂i_{b2}},\frac{{\∂F}_{\mathrm{yb}}}{\∂i_{b1}}=-\frac{{\∂F}_{\mathrm{yb}}}{\∂i_{b2}}$

所有偏微分项包含永磁铁17和17′的磁通势H_ml_m的系数。因此，如果磁铁部件15b不包括永磁铁，磁通势为0，所有偏微分项为0，结果，不能控制磁铁部件15的吸引力。即，如果磁铁部件只包括电磁铁，则磁铁部件不能控制吸引力，电磁铁的激励电流接近0。通过选择具有大剩余磁通密度和矫顽力的永磁铁，使公式6和7中所有偏微分项的值达到足够大，该永磁铁的主成分包含钐-钴或钕-铁-硼(Nd-Fe-B)，因此很容易利用激励电流对电磁铁施加吸引力控制。在下面的说明中，为方便起见，省略了处于稳定状态的括号内的偏微分，即x＝x₀、y＝0、i_b1＝0、i_b1＝0。

同样，在磁铁部件15a、15c、15d的x方向上的吸引力分别设为F_xa、F_xc和F_xd，在磁铁部件15a、15c、15d的y方向上的吸引力分别设为F_ya、F_yc和F_yd，从而得到下述公式9和10。

(公式9)

$\frac{{\∂F}_{\mathrm{xa}}}{\∂x_a}=-\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂x_b},\frac{\∂F_{\mathrm{xa}}}{\∂y_a}=0,\frac{{\∂F}_{\mathrm{xa}}}{\∂i_{a1}}=-\frac{\∂F_{\mathrm{xb}}}{\∂i_{b1}},\frac{\∂F_{\mathrm{xa}}}{\∂i_{a2}}=-\frac{\∂F_{\mathrm{xb}}}{\∂i_{b2}}$

$\frac{{\∂F}_{\mathrm{xc}}}{\∂x_c}=\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂x_b},\frac{\∂F_{\mathrm{xc}}}{\∂y_c}=0,\frac{{\∂F}_{\mathrm{xc}}}{\∂i_{c1}}=\frac{\∂F_{\mathrm{xb}}}{\∂i_{b1}},\frac{\∂F_{\mathrm{xc}}}{\∂i_{c2}}=\frac{\∂F_{\mathrm{xb}}}{\∂i_{b2}}$

$\frac{{\∂F}_{\mathrm{xd}}}{\∂x_d}=-\frac{{\∂F}_{\mathrm{xb}}}{\∂x_b},\frac{\∂F_{\mathrm{xd}}}{\∂y_d}=0,\frac{{\∂F}_{\mathrm{xd}}}{\∂i_{d1}}=-\frac{\∂F_{\mathrm{xb}}}{\∂i_{b1}},\frac{\∂F_{\mathrm{xd}}}{\∂i_{d2}}=-\frac{\∂F_{\mathrm{xb}}}{\∂i_{b2}}$

(公式10)

$\frac{{\∂F}_{\mathrm{ya}}}{\∂x_a}=0,\frac{{\∂F}_{\mathrm{ya}}}{\∂y_a}=\frac{\∂F_{\mathrm{yb}}}{\∂y_b},\frac{{\∂F}_{\mathrm{ya}}}{\∂i_{a1}}=\frac{\∂F_{\mathrm{yb}}}{\∂i_{b1}},\frac{\∂F_{\mathrm{ya}}}{\∂i_{a2}}=\frac{\∂F_{\mathrm{yb}}}{\∂i_{b2}}$

$\frac{{\∂F}_{\mathrm{yc}}}{\∂x_c}=0,\frac{{\∂F}_{\mathrm{yc}}}{\∂y_c}=\frac{\∂F_{\mathrm{yb}}}{\∂y_b},\frac{{\∂F}_{\mathrm{yc}}}{\∂i_{c1}}=\frac{\∂F_{\mathrm{yb}}}{\∂i_{b1}},\frac{\∂F_{\mathrm{yc}}}{\∂i_{c2}}=\frac{\∂F_{\mathrm{yb}}}{\∂i_{b2}}$

$\frac{{\∂F}_{\mathrm{yd}}}{\∂x_d}=0,\frac{{\∂F}_{\mathrm{yd}}}{\∂y_d}=\frac{\∂F_{\mathrm{yb}}}{\∂y_b},\frac{{\∂F}_{\mathrm{yd}}}{\∂i_{d1}}=\frac{\∂F_{\mathrm{yb}}}{\∂i_{b1}},\frac{\∂F_{\mathrm{yd}}}{\∂i_{d2}}=\frac{\∂F_{\mathrm{yb}}}{\∂i_{b2}}$

上述磁铁部件15a、15c、15d各自的偏微分是在x_a＝x₀、y_a＝0、i_a1＝0、i_a2＝0、x_b1＝x₀、y_b＝0、i_b1＝0、i_b2＝0、x_c＝x₀、y_c＝0、i_c1＝0、i_c2＝0、x_d＝x₀、y_d＝0、i_d1＝0、i_d2＝0的条件下。

此外，由公式11和12给出了关于x、y、i_b1和i_b2的主磁通Φ_b1和Φ_b2的微元波动。

(公式11)

$d{\mathrm{\Φ}}_{b1}=\left(\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂x_b}\right)d{x}_b+\left(\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂y_b}\right)d{y}_b+\left(\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b1}}\right)d{i}_{b1}+\left(\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b2}}\right)d{i}_{b2}$

(公式12)

$d{\mathrm{\Φ}}_{b2}=\left(\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b2}}{\∂x_b}\right)d{x}_b+\left(\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b2}}{\∂y_b}\right)d{y}_b+\left(\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b2}}{\∂i_{b1}}\right)d{i}_{b1}+\left(\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b2}}{\∂i_{b2}}\right)d{i}_{b2}$

由符号Δ表示微元波动量，流入线圈20和20′的电流ib1和ib2由下述电压方程13和14表示。

(公式13)

$L_{x0}\mathrm{\Δ}{i^{\′}}_{b1}+M_{x0}\mathrm{\Δ}{i^{\′}}_{b2}=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂x}\mathrm{\Δ}{x^{\′}}_b-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂y}\mathrm{\Δ}{y^{\′}}_b-\mathrm{R\Δ}{i}_{b1}+e_{b1}$

$L_{x0}=L_{\∞}+N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b1}},M_{x0}=N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b1}}$

符号“′”表示第一次求导。

(公式14)

$L_{x0}\mathrm{\Δ}{i^{\′}}_{b2}+M_{x0}\mathrm{\Δ}{i^{\′}}_{b2}=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b2}}{\∂x}\mathrm{\Δ}{x^{\′}}_b-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b2}}{\∂y}\mathrm{\Δ}{y^{\′}}_b-\mathrm{R\Δ}{i}_{b2}+e_{b2}$

$L_{x0}=L_{\∞}+N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b2}}{\∂i_{b2}},M_{x0}=N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b2}}{\∂i_{b2}}$

如果分别控制吸引力F_x和F_y，则激励电流的电压方程如下。

激励电流状态为(i_b1+i_b2)时，

(公式15)

$(L_{x0}+M_{x0})\mathrm{\Δ}{i^{\′}}_{\mathrm{xb}}=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂x_b}\mathrm{\Δ}{x^{\′}}_b-\mathrm{R\Δ}{i}_{\mathrm{xb}}+e_{\mathrm{xb}}$

$i_{\mathrm{xb}}=\frac{i_{b1}+i_{b2}}{2},e_{\mathrm{xb}}=\frac{e_{b1}+e_{b2}}{2}$

激励电流状态为(i_b1-i_b2)时，

$(L_{x0}+M_{x0})\mathrm{\Δ}{i^{\′}}_{\mathrm{yb}}=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂y_b}\mathrm{\Δ}{y^{\′}}_b-\mathrm{R\Δ}{i}_{\mathrm{yb}}+e_{\mathrm{yb}}$

$i_{\mathrm{yb}}=\frac{i_{b1}-i_{b2}}{2},e_{\mathrm{yb}}=\frac{e_{b1}-e_{b2}}{2}$

同样地，对于磁铁部件15a、15c和15d，在状态(i_a1+i_a2)、(i_c1+i_c2)、(i_d1+i_d2)下，其各自的电压方程如下。

(公式17)

$(L_{x0}+M_{x0})\mathrm{\Δ}{i^{\′}}_{\mathrm{xa}}=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{a1}}{\∂x_a}\mathrm{\Δ}{x^{\′}}_a-\mathrm{R\Δ}{i}_{\mathrm{xa}}+e_{\mathrm{xa}}$

$i_{\mathrm{xa}}=\frac{i_{a1}+i_{a2}}{2},e_{\mathrm{xa}}=\frac{e_{a1}+e_{a2}}{2}$

(公式18)

$(L_{x0}+M_{x0})\mathrm{\Δ}{i^{\′}}_{\mathrm{xc}}=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{c1}}{\∂x_c}\mathrm{\Δ}{x^{\′}}_c-\mathrm{R\Δ}{i}_{\mathrm{xc}}+e_{\mathrm{xc}}$

$i_{\mathrm{xc}}=\frac{i_{c1}+i_{c2}}{2},e_{\mathrm{xc}}=\frac{e_{c1}+e_{c2}}{2}$

(公式19)

$(L_{x0}+M_{x0})\mathrm{\Δ}{i^{\′}}_{\mathrm{xd}}=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{d1}}{\∂x_d}\mathrm{\Δ}{x^{\′}}_d-\mathrm{R\Δ}{i}_{\mathrm{xd}}+e_{\mathrm{xd}}$

$i_{\mathrm{xd}}=\frac{i_{d1}+i_{d2}}{2},e_{\mathrm{xd}}=\frac{e_{d1}+e_{d2}}{2}$

在激励电流状态分别为(i_a1-i_a2)、(i_c1-i_c2)、(i_d1-i_d2)时，

(公式20)

$(L_{x0}-M_{x0})\mathrm{\Δ}{i^{\′}}_{\mathrm{ya}}=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{a1}}{\∂y_a}\mathrm{\Δ}{y^{\′}}_a-\mathrm{R\Δ}{i}_{\mathrm{ya}}+e_{\mathrm{ya}}$

$i_{\mathrm{ya}}=\frac{i_{a1}-i_{a2}}{2},e_{\mathrm{ya}}=\frac{e_{a1}-e_{a2}}{2}$

(公式21)

$(L_{x0}-M_{x0})\mathrm{\Δ}{i^{\′}}_{\mathrm{yc}}=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{c1}}{\∂y_c}\mathrm{\Δ}{y^{\′}}_c-\mathrm{R\Δ}{i}_{\mathrm{yc}}+e_{\mathrm{yc}}$

$i_{\mathrm{yc}}=\frac{i_{c1}-i_{c2}}{2},e_{\mathrm{yc}}=\frac{e_{c1}-e_{c2}}{2}$

(公式22)

$(L_{x0}-M_{x0})\mathrm{\Δ}{i^{\′}}_{\mathrm{yd}}=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{d1}}{\∂y_d}\mathrm{\Δ}{y^{\′}}_d-\mathrm{R\Δ}{i}_{\mathrm{yd}}+e_{\mathrm{yd}}$

$i_{\mathrm{yd}}=\frac{i_{d1}-i_{d2}}{2},e_{\mathrm{yd}}=\frac{e_{d1}-e_{d2}}{2}$

磁铁部件15a-15d的各自主磁通Φ_a1、Φ_a2、Φ_b1、Φ_b2、Φ_c1、Φ_c2、Φ_d1、Φ_d2的关系由公式23和24表示。

(公式23)

$\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{a1}}{\∂x_a}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂x_b},\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{a1}}{\∂y_a}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂y_b},\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{a1}}{\∂i_{a1}}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b1}},\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{a1}}{\∂i_{a2}}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b2}}$

$\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{c1}}{\∂x_c}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂x_b},\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{c1}}{\∂y_c}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂y_b},\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{c1}}{\∂i_{c1}}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b1}},\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{c1}}{\∂i_{c2}}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b2}}$

$\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{d1}}{\∂x_d}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂x_b},\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{d1}}{\∂y_d}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂y_b},\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{d1}}{\∂i_{d1}}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b1}},\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{d1}}{\∂i_{d2}}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b2}}$

(公式24)

$\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{a2}}{\∂x_a}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂x_b},\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{a2}}{\∂y_a}=-\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂y_b},\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{a2}}{\∂i_{a1}}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b2}},\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{a2}}{\∂i_{a2}}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b1}}$

$\frac{{\∂\mathrm{\Φ}}_{b2}}{\∂x_b}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂x_b},\frac{{\∂\mathrm{\Φ}}_{b2}}{\∂y_b}=-\frac{{\∂\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂y_b},\frac{{\∂\mathrm{\Φ}}_{b2}}{\∂i_{b1}}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b2}},\frac{{\∂\mathrm{\Φ}}_{b2}}{\∂i_{b2}}=\frac{{\∂\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b1}}$

$\frac{{\∂\mathrm{\Φ}}_{c2}}{\∂x_c}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂x_b},\frac{{\∂\mathrm{\Φ}}_{c2}}{\∂y_c}=-\frac{{\∂\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂y_b},\frac{{\∂\mathrm{\Φ}}_{c2}}{\∂i_{c1}}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b2}},\frac{{\∂\mathrm{\Φ}}_{c2}}{\∂i_{c2}}=\frac{{\∂\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b2}}$

$\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{d2}}{\∂x_d}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂x_b},\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{d2}}{\∂y_d}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂y_b},\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{d2}}{\∂i_{d1}}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b2}},\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{d2}}{\∂i_{d2}}=\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂i_{b2}}$

导向部件5a-5d的吸引力由图6所示的控制器30控制，沿导轨2和2′对可移动部件4进行不接触导向。

虽然控制器30如图1所示被分开，但是，如图6所示，其功能组合为一个整体。下面说明控制器30。在图6中，箭头表示信号通道，实线表示绕线圈20a、20′a-20d、20′d的输电线。控制器30连接在电梯车厢4上，包括传感器31，用于检测磁通势变化或由磁铁部件15a-15d形成磁路的磁阻；或在可移动部件4的移动中计算器32，根据传感器31的信号计算加在线圈20a、20′a-20d、20′d上的电压，以便采用导轨2和2′对可移动部件4进行不接触导向；功率放大器33a、33′a-33d、33′d，根据计算器32的输出向线圈20a、20′a-20d、20′d提供电力，分别控制磁铁部件15a-15d的x和y方向上的吸引力。

电线34向功率放大器33a、33′a-33d、33′d提供电力，还向稳压电源35、x方向间隙传感器13a、13′a-13d、13′d和y方向间隙传感器14a、14′a-14d、14′d提供电源，该稳压电源35向计算器32提供具有恒定电压的电力。电源34的作用在于将由升降机通道1外部通过电力线(未示)供应的交流电变换为合适的直流电，以便向功率放大器33a、33′a-33d、33′d提供直流电用于升降或打开和关闭电梯门。

稳压电源35向计算器32和间隙传感器13和14提供恒定电压的电力，即使电源34的电压由于过载电流而改变，计算器32和间隙传感器13和14也可正常工作。

传感器31包括x方向间隙传感器13a、13′a-13d、13′d、y方向间隙传感器14a、14′a-14d、14′d和检测线圈20a、20′a-20d、20′d电流值的电流检测器36a、36′a-36d、36′d。

计算器32控制用于图1所示的运动坐标系统中的可移动部件4的磁导向控制。该运动坐标系统由表示沿在可移动部件4中心的y坐标左右运动的y模式(前后运动模式)、表示沿x坐标左右运动的x模式(左右运动模式)、表示绕可移动部件4的中心转动的θ模式(转动模式)、表示绕可移动部件4的中心仰俯的ξ模式(仰俯模式)、表示绕可移动部件4的中心摆动的ψ模式(摆动模式)。除上述模式外，计算器32还控制作用在导轨上的磁铁部件15a-15d的各吸引力、绕y坐标由磁铁部件15a-15d产生的作用在框架11上的扭矩以及对称张紧框架11的力矩，由一对磁铁部件15a和15d和一对磁铁部件15b和15c作用在框架11上的转动力矩产生该张紧框架11的力矩。简而言之，计算器32还控制ζ模式(吸引模式)、δ模式(扭转模式)和γ模式(张紧模式)。因此，计算器32以一种方式在上述八种模式中控制线圈20的激励电流趋于0，即所谓的0功率控制，以便无论其载重量的如何，只通过永磁铁17和17′的吸引力便可保持可移动部件4的稳定。

该控制方法已在公开号为(Kokai)6-178409的日本专利中公开。但是，由于在该实施例中，四个磁铁部件15a-15d控制导向可移动部件4，因此说明了该控制所基于的理论。

为简化说明，假设可移动部件4的中心处于穿过设置在可移动部件4的四个角部上的磁铁部件15a-15d中心点处对角线交叉点的垂直线上。该中心被看作对应x、y和z坐标轴的原点。如果在磁悬浮控制系统的每个模式中的关于可移动部件4运动的运动方程和应用于磁铁部件15a-15d的电磁铁18和18′的电压方程绕稳定点线性化。则得到下面的公式25至29。

(公式25)

$\mathrm{\Δy}=\frac{\mathrm{\Δ}{y}_a+\mathrm{\Δ}{y}_b+\mathrm{\Δ}{y}_c+\mathrm{\Δ}{y}_d}{4}$

$\mathrm{\Δ}{i}_y=\frac{\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{ya}}+\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{yb}}+\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{yc}}+\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{yd}}}{4}$

$e_y=\frac{\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{ya}}+\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{yb}}+\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{yc}}+\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{yd}}}{4}$

(公式26)

$\mathrm{\Δx}=\frac{-\mathrm{\Δ}{x}_a+\mathrm{\Δ}{x}_b+\mathrm{\Δ}{x}_c-\mathrm{\Δ}{x}_d}{4}$

$\mathrm{\Δ}{i}_x=\frac{-\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xa}}+\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xb}}+\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xc}}-\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xd}}}{4}$

$e_x=\frac{-\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xa}}+\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xb}}+\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xc}}-\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xd}}}{4}$

(公式27)

$\mathrm{\Δ\θ}=\frac{-\mathrm{\Δ}{x}_a+\mathrm{\Δ}{x}_b-\mathrm{\Δ}{x}_c+\mathrm{\Δ}{x}_d}{2l_{\mathrm{\θ}}}$

$\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{\θ}}=\frac{-\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xa}}+\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xb}}-\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xc}}+\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xd}}}{2l_{\mathrm{\θ}}}$

$e_{\mathrm{\θ}}=\frac{-\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xa}}+\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xb}}-\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xc}}+\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xd}}}{2l_{\mathrm{\θ}}}$

(公式28)

$\mathrm{\Δ\ξ}=\frac{-\mathrm{\Δ}{y}_a-\mathrm{\Δ}{y}_b+\mathrm{\Δ}{y}_c+\mathrm{\Δ}{y}_d}{2l_{\mathrm{\θ}}}$

$\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{\ξ}}=\frac{-\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{ya}}-\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{yb}}+\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{yc}}+\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{yd}}}{2l_{\mathrm{\θ}}}$

$e_{\mathrm{\ξ}}=\frac{-\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{ya}}-\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{yb}}+\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{yc}}+\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{yd}}}{2l_{\mathrm{\θ}}}$

(公式29)

$\mathrm{\Δ\ψ}=\frac{\mathrm{\Δ}{y}_a-\mathrm{\Δ}{y}_b-\mathrm{\Δ}{y}_c+\mathrm{\Δ}{y}_d}{2l_{\mathrm{\ψ}}}$

$\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{\ψ}}=\frac{\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{ya}}-\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{yb}}-\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{yc}}+\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{yd}}}{2l_{\mathrm{\ψ}}}$

$e_{\mathrm{\ψ}}=\frac{\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{ya}}-\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{yb}}-\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{yc}}+\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{yd}}}{2l_{\mathrm{\ψ}}}$

在上述公式中，M是可移动部件4的重量，I_θ、I_ξ和I_ψ是绕各自的y、x和z坐标的转动惯量，U_y和U_x是在各自的y模式和x模式中的外力和，T_θT_Ξ和T_ψ是在各自的θ模式、ξ模式和ψ模式中的干扰力矩和，符号“′”表示第一次求导d/dt，符号“″”表示第二次求导d²/dt²，Δ是绕稳定悬浮状态的微元波动，L_xo是在稳定悬浮状态每个线圈20和20′的自感应，M_xo是在稳定悬浮状态每个线圈20和20′的互感应，R是每个线圈20和20′的磁阻，N是每个线圈20和20′的圈数，i_y、i_x、i_θ、i_ξ和i_ψ是各自的y、x、θ、ξ和ψ模式的激励电流，e_y、e_x、e_θ、e_ξ和e_ψ是各自的y、x、θ、ξ和ψ模式的激励电压，l_θ是每个磁铁部件15a和15d与磁铁部件15b和15c的跨度，l_ψ是每个磁铁部件15a和15b与磁铁部件15c和15d的跨度。

此外，下面给出了其余的ζ、δ和γ模式的电压方程。

(公式30)

$(L_{x0}+M_{x0})\mathrm{\Δ}{i^{\′}}_{\mathrm{\ζ}}=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂x_b}\mathrm{\Δ\ζ}-\mathrm{R\Δ}{i}_{\mathrm{\ζ}}+e_{\mathrm{\ζ}}$

$\mathrm{\Δ\ζ}=\frac{\mathrm{\Δ}{x}_a+\mathrm{\Δ}{x}_b+\mathrm{\Δ}{x}_c+\mathrm{\Δ}{x}_d}{4}$

$\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{\ζ}}=\frac{\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xa}}+\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xb}}+\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xc}}+\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xd}}}{4}$

$e_{\mathrm{\ζ}}=\frac{\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xa}}+\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xb}}+\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xc}}+\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xd}}}{4}$

(公式31)

$(L_{x0}+M_{x0})\mathrm{\Δ}{i^{\′}}_{\mathrm{\δ}}=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂y_b}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\δ}}^{\′\′}-\mathrm{R\Δ}{i}_{\mathrm{\δ}}+e_{\mathrm{\δ}}$

$\mathrm{\Δ\δ}=\frac{\mathrm{\Δ}{y}_a-\mathrm{\Δ}{y}_b+\mathrm{\Δ}{y}_c-\mathrm{\Δ}{y}_d}{2l_{\mathrm{\ψ}}}$

$\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{\δ}}=\frac{\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{ya}}-\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{yb}}+\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{yc}}-\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{yd}}}{2l_{\mathrm{\ψ}}}$

$e_{\mathrm{\δ}}=\frac{\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{ya}}-\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{yb}}+\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{yc}}-\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{yd}}}{2l_{\mathrm{\ψ}}}$

(公式32)

$(L_{x0}+M_{x0})\mathrm{\Δ}{i^{\′}}_{\mathrm{\γ}}=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂x_b}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\γ}}^{\′}-\mathrm{R\Δ}{i}_{\mathrm{\γ}}+e_{\mathrm{\γ}}$

$\mathrm{\Δ\γ}=\frac{\mathrm{\Δ}{x}_a+\mathrm{\Δ}{x}_b-\mathrm{\Δ}{x}_c-\mathrm{\Δ}{x}_d}{2l_{\mathrm{\θ}}}$

$\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{\γ}}=\frac{\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xa}}+\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xb}}-\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xc}}-\mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{xd}}}{2l_{\mathrm{\θ}}}$

$e_{\mathrm{\γ}}=\frac{\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xa}}+\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xb}}-\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xc}}-\mathrm{\Δ}{e}_{\mathrm{xd}}}{2l_{\mathrm{\θ}}}$

在上面的公式中，y是在y轴方向上可移动部件4的中心变化，x是在x轴方向上可移动部件4的中心变化，θ绕y轴的转动角，ξ是绕x轴的仰俯角，ψ是绕z轴的摆动角，各模式的符号y、x、θ、ξ和ψ分别固定在激励电流i和激励电压e。此外，表示磁铁部件15a-15d的符号a-d分别固定在磁铁部件15a-15d的激励电流i和激励电压e。通过由下述公式33将坐标变换成y、x、θ、ξ和ψ坐标得到磁铁部件15a-15d的悬浮间隙x_a-x_d和y_a-y_d。

(公式33)

$y=\frac{1}{4}(y_a+y_b+y_c+y_d)$

$x=\frac{1}{4}(-x_a+x_b+x_c-x_d)$

$\mathrm{\θ}=\frac{1}{2l_{\mathrm{\θ}}}(-x_a+x_b-x_c+x_d)$

$\mathrm{\ξ}=\frac{1}{2l_{\mathrm{\θ}}}(-y_a-y_b+y_c+y_d)$

$\mathrm{\Ψ}=\frac{1}{2l_{\mathrm{\ψ}}}(y_a-y_b-y_c+y_d)$

由下述公式34通过坐标变换成各自模式的激励电流i_y、i_x、i_θ、i_ξ、i_ψ、i_ζ、i_δ和i_γ获得加在磁铁部件15a-15d上的激励电流i_a1、i_a2-i_d1、i_d2。

(公式34)

$i_y=\frac{1}{8}(i_{a1}-i_{a2}+i_{b1}-i_{b2}+i_{c1}-i_{c2}+i_{d1}-i_{d2})$

$i_x=\frac{1}{8}({-i}_{a1}-i_{a2}+i_{b1}+i_{b2}+i_{c1}+i_{c2}-i_{d1}-i_{d2})$

$i_{\mathrm{\θ}}=\frac{1}{4l_{\mathrm{\θ}}}({-i}_{a1}-i_{a2}+i_{b1}+i_{b2}-i_{c1}-i_{c2}+i_{d1}+i_{d2})$

$i_{\mathrm{\ξ}}=\frac{1}{4l_{\mathrm{\θ}}}(-i_{a1}+i_{a2}-i_{b1}+i_{b2}+i_{c1}-i_{c2}+i_{d1}-i_{d2})$

$i_{\mathrm{\ψ}}=\frac{1}{4l_{\mathrm{\ψ}}}(i_{a1}-i_{a2}-i_{b1}+i_{b2}-i_{c1}+i_{c2}+i_{d1}-i_{d2})$

$i_{\mathrm{\ζ}}=\frac{1}{8}(i_{a1}+i_{a2}+i_{b1}+i_{b2}+i_{c1}+i_{c2}+i_{d1}+i_{d2})$

$i_{\mathrm{\δ}}=\frac{1}{4l_{\mathrm{\ψ}}}(i_{a1}-i_{a2}-i_{b1}+i_{b2}+i_{c1}-i_{c2}-i_{d1}+i_{d2})$

$i_{\mathrm{\γ}}=\frac{1}{4l_{\mathrm{\θ}}}(i_{a1}+i_{a2}+i_{b1}+i_{b2}-i_{c1}-i_{c2}-i_{d1}-i_{d2})$

控制输入信号给各自模式的悬浮系统，即由下述公式35通过反向变换成磁铁部件15a-15d的线圈20和20′的激励电压，得到作为计算器32输出的激励电压e_y、e_x、e_θ、e_ξ、e_ψ、e_ζ、e_δ、和e_γ。

(公式35)

$e_{a1}=e_y-e_x-\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\θ}}-\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ζ}}+\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ψ}}+e_{\mathrm{\ζ}}+\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\δ}}+\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\γ}}$

$e_{a2}={-e}_y-e_x-\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\θ}}-\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ζ}}-\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ψ}}+e_{\mathrm{\ζ}}-\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\δ}}+\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\γ}}$

$e_{b1}=e_y+e_x+\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\θ}}-\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ζ}}-\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ψ}}+e_{\mathrm{\ζ}}-\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\δ}}+\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\γ}}$

$e_{b2}={-e}_y+e_x+\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\θ}}+\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ζ}}+\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ψ}}+e_{\mathrm{\ζ}}+\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\δ}}+\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\γ}}$

$e_{c1}=e_y+e_x-\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\θ}}+\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ζ}}-\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ψ}}+e_{\mathrm{\ζ}}+\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\δ}}-\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\γ}}$

$e_{c2}={-e}_y+e_x-\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\θ}}-\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ζ}}+\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ψ}}+e_{\mathrm{\ζ}}-\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\δ}}-\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\γ}}$

$e_{d1}=e_y-e_x+\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\θ}}+\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ζ}}+\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ψ}}+e_{\mathrm{\ζ}}-\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\δ}}-\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\γ}}$

$e_{d2}={-e}_y-e_x+\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\θ}}-\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ζ}}-\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\ψ}}+e_{\mathrm{\ζ}}+\frac{l_{\mathrm{\ψ}}}{2}{e}_{\mathrm{\δ}}-\frac{l_{\mathrm{\θ}}}{2}{e}_{\mathrm{\γ}}$

对于y、x、θ、ξ和ψ模式，由于可移动部件4的运动方程与其电压方程成对，公式25-29可排列成下述公式36所示的状态方程。

(公式36)x₃′＝A₃x₃+b₃e₃+d₃u₃

在公式36中，向量x₃、A₃、b₃和d₃以及u₃可定义如下。

$x_3=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δy}\\ \mathrm{\Δ}{y}^{\′}\\ \mathrm{\Δ}{i}_y\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δx}\\ \mathrm{\Δ}{x}^{\′}\\ \mathrm{\Δ}{i}_x\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ\θ}\\ \mathrm{\Δ}{\mathrm{\θ}}^{\′}\\ \mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{\θ}}\end{array}\right],\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ\ξ}\\ \mathrm{\Δ}{\mathrm{\ξ}}^{\′}\\ {\mathrm{\Δi}}_{\mathrm{\ξ}}\end{array}\right]\mathrm{or}\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ\ψ}\\ {\mathrm{\Δ\ψ}}^{\′}\\ \mathrm{\Δ}{i}_{\mathrm{\ψ}}\end{array}\right]$

(公式37)

$A_3=\left[\begin{array}{ccc}0& 1& 0\\ a_{21}& 0& a_{23}\\ 0& a_{32}& a_{33}\end{array}\right]$

$b_3=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ b_{31}\end{array}\right],d_3=\left[\begin{array}{c}0\\ d_{21}\\ 0\end{array}\right]$

u₃＝U_y，U_x，T_θ，T_ξorT_ψ

此外，e₃是稳定各模式的控制电压。

(公式38)  e₃＝e_y，e_x，e_θ，e_ξore_ψ

通过将变化状态定义为下述公式39，可将公式30-32排列成由公式40所示的状态方程。

(公式39)x_l＝Δi_ζ，Δi_δ，Δi_γ

(公式40)x_l′＝A_lx_l+b_le_l+d_lu_l

如果在各模式的控制器32的补偿电压表示为v_ζ、v_δ和v_γ，则各模式中的变量A₁、b₁、d₁、和u₁表示如下。

(公式41)

(ζ模式)

$A_l=-\frac{R}{L_{x0}+M_{x0}},b_l=\frac{1}{L_{x0}+M_{x0}},d_l=\frac{1}{L_{x0}+M_{x0}}$

$u_l=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂x_b}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ζ}}^{\′}+v_{\mathrm{\ζ}}$

(δ模式)

$A_l=-\frac{R}{L_{x0}-M_{x0}},b_l=\frac{1}{L_{x0}-M_{x0}},d_l=\frac{1}{L_{x0}-M_{x0}}$

$u_l=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂y_b}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\δ}}^{\′}+v_{\mathrm{\δ}}$

(γ模式)

$A_l=-\frac{R}{L_{x0}+M_{x0}},b_l=\frac{1}{L_{x0}+M_{x0}},d_l=\frac{1}{L_{x0}+M_{x0}}$

$u_l=-N\frac{\∂{\mathrm{\Φ}}_{b1}}{\∂x_b}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\γ}}^{\′}+v_{\mathrm{\γ}}$

符号e₁是每个模式的控制电压。

(公式42)

e_l＝e_ζ，e_δ，ore_γ

通过下面公式43的反馈，公式36可实现0功率控制。(公式43)

e₃＝F₃x₃+∫K₃x₃dt

如果使F_a、F_b、F_c为比例增益，并使K_c为积分增益，则得到下面的公式44。

(公式44)

F₃＝[F_a F_b F_c]

K₃＝[O O K_c]

同样地，通过下面的公式45，公式40可实现0功率控制。

(公式45)

e_l＝F_lx_l+∫K_lx_ldt

F_l是比例增益，K_l是积分增益。

如图6所示，计算器32，实现上述0功率控制，其包括减法器41a-41h、42a-42h和43a-43h，平均计算器44x和44y，间隙偏差坐标变换电路45，电流偏差坐标变换电路46，控制电压计算器47和控制电压坐标反向变换电路48。在下述说明中，间隙偏差坐标变换电路45、电流偏差坐标变换电路46，控制电压计算器47和控制电压坐标反向变换电路48称作导向控制器50。

减法器41a-41h通过从来自x方向间隙传感器13a、13′a-13d、13′d的间隙信号g_xa1、g_xa2-g_xd1、g_xd2减去相应参考值x_a01、x_a02-x_d01、x_d02来计算x方向间隙偏差信号Δg_xa1、Δg_xa2-Δg_xd1、Δg_xd2。减法器42a-42h通过从来自y方向间隙传感器14a、14′a-14d、14′d的间隙信号g_ya1、g_ya2-g_yd1、g_yd2减去相应参考值y_a01、y_a02-y_d01、y_d02来计算y方向间隙偏差信号Δg_ya1、Δg_ya2-Δg_yd1、Δg_yd2。

减法器43a～4d通过从来自电流检测器36a、36′a～36d、36′d的激励电流信号i_a1、i_a2～i_d1、i_d2减去相应参考值i_a01、i_a02～i_d01、i_d02来计算电流偏差信号Δi_a1、Δi_a2～Δi_d1、Δi_d2。

平均计算器44x和44y分别对x方向间隙偏差信号Δg_xa1、Δg_xa2～Δg_xd1、Δg_xd2和y方向间隙偏差信号Δg_ya1、Δg_ya2～Δg_yd1、Δg_yd2进行平均，并输出所计算的x方向间隙偏差信号Δx_a～Δx_d和y方向间隙偏差信号Δy_a～Δy_d。

通过公式33，间隙偏差坐标变换电路45根据y方向偏差信号Δy_a～Δy_d计算可移动部件4的中心处y方向变化量Δy，根据x方向间隙偏差信号Δx_a～Δx_d计算可移动部件4的中心处x方向变化量Δx，计算可移动部件4中心处θ方向(转动方向)上的转动角Δθ、可移动部件4中心处ξ方向(仰俯方向)上的转动角Δξ和可移动部件4中心处ψ方向(摆动方向)上的转动角Δψ。

采用公式34，根据电流偏差信号Δi_a1、Δi_a2～Δi_d1和Δi_d2，电流偏差坐标变换电路46计算关于可移动部件4的中心处y方向运动的电流偏差Δi_y、关于可移动部件4的中心处x方向运动的电流偏差Δi_x、关于绕可移动部件4的中心转动的电流偏差Δi_θ、关于绕可移动部件4的中心仰俯的电流偏差Δi_ξ、关于绕可移动部件4的中心摆动的电流偏差Δi_ψ、以及关于张紧可移动单元4的ζ、δ和γ的电流偏差Δi_ζ、Δi_δ和Δi_γ。

根据间隙偏差坐标变换电路45和电流偏差坐标变换电路46的输出Δy、Δx、Δθ、Δξ、Δψ、Δi_y、Δi_x、Δi_θ、Δi_ξ、Δi_ψ、Δi_ζ、Δi_δ和Δi_γ，控制电压计算器47计算在每个y、x、θ、ξ、ψ、ζ、δ和γ模式中用于磁化和保证悬浮可移动部件4的控制电压e_y、e_x、e_θ、e_ξ、e_ψ、e_ζ、e_δ和e_γ。采用公式35，根据输出e_y、e_x、e_θ、e_ξ、e_ψ、e_ζ、e_δ和e_γ，控制电压坐标反向变换电路48计算磁铁部件15a～15d的各激励电压e_a1、e_a2～e_d1、e_d2并将计算结果反馈给功率放大器33a、33’a～33d、33’d。

控制电压计算器47包括前后模式计算器47a、左右模式计算器47b、转动模式计算器47c、仰俯模式计算器47d、摆动模式计算器47e和吸引模式计算器47f、扭矩模式计算器47g和张紧模式计算器47h。

前后模式计算器47a根据公式43采用输入Δy和Δi_y计算y模式中的激励电压e_y。左右模式计算器47b根据公式43采用输入Δx和Δi_x计算x模式中的激励电压e_x。转动模式计算器47c根据公式43采用输入Δθ和Δi_θ计算θ模式中的激励电压e_θ。仰俯模式计算器47d根据公式43采用输入Δξ和Δi_ξ计算ξ模式中的激励电压e_ξ。摆动模式计算器47e根据公式43采用输入Δψ和Δi_ψ计算ψ模式中的激励电压e_ψ。吸引模式计算器47f根据公式45采用输入Δi_ζ计算ζ模式中的激励电压e_ζ。扭矩模式计算器47g根据公式45采用输入Δi_δ计算δ模式中的激励电压e_δ。张紧模式计算器47h根据公式45采用输入Δi_y计算γ模式中的激励电压e_γ。

图7详细显示了每个计算器47a～47e。

每个计算器47a～47e包括根据每个变量Δy、Δx、Δθ、Δξ、Δψ计算时间变化率Δy′、Δx′、Δθ′、Δξ′或Δψ’的微分器60、通过分别适当反馈增益对每个变量Δy～Δψ、每个时间变化率Δy′～Δψ′和每个电流偏差Δi_y～Δi_ψ倍增的增益补偿器62、电流偏差调节器63、从由电流偏差调节器63输出的参考值减去每个电流偏差Δi_y～Δi_ψ的减法器64、对减法器64的输出积分并通过适当反馈增益使积分结果倍增的积分补偿器65、计算增益补偿器62输出之和的加法器66以及从积分补偿器65的输出减去加法器66的输出并输出每个y、x、θ、ξ和ψ模式的激励电压e_y、e_x、e_θ、e_ξ或e_ψ的减法器67。

图8显示了计算器47f～47h共同的元件。

每个计算器47f～47h包括通过一适当的反馈增益对电流偏差Δi_ζ、Δi_δ或Δi_γ倍增的增益补偿器71、电流偏差调节器72、从由电流偏差调节器72输出的参考值减去电流偏差Δi_ζ、Δi_δ或Δi_γ的减法器73、对减法器73的输出积分并通过适当反馈增益使积分结果倍增的积分补偿器74以及从积分补偿器74的输出减去增益补偿器71的输出并输出各ζ、δ和γ模式的激励电压e_ζ、e_δ和e_γ的减法器75。

下面说明上述本发明第一实施例的电梯磁导向部件的工作。

在磁导向系统的停止状态，磁铁部件15a～15d的中心铁心16的任何端部或磁铁部件15a～15d的电磁铁18和18′的端部通过固体润滑材料22集中面对导轨2和2′的表面。此时，由于固体润滑材料22的作用，使可移动部件4的向上和向下运动不受阻碍。

一旦导向系统在停止状态被启动了，电磁铁18和18′的磁通，具有由永磁铁17和17′产生的磁通的相同或相反方向，由控制器30的导向控制器50控制。导向控制器50控制加在线圈20和20′上的激励电流，以便在磁铁部件15a～15d和导轨2和2′之间保持一定间隙。因此，如图4和5所示，由永磁铁17～L形铁心19～铁心板21～间隙Gb～导轨2′～间隙Gb″～中心铁心16～永磁铁17的通路形成磁路Mcb，由永磁铁17′～L形铁心19′～铁心板21′～间隙Gb′～导轨2′～间隙Gb″～中心铁心16～永磁铁17′的通路形成磁路Mcb′。间隙Gb、Gb′和Gb″或其它由磁铁部件15a、15c和15d形成的间隙设定为一定间隔，使由永磁铁17和17’产生的磁铁部件15a～15d的磁吸引力由作用在可移动部件4中心处y方向(前后方向)上的力、x方向(左右方向)上的力和绕穿过可移动部件中心的x、y和z轴的扭矩来平衡。当外力作用在可移动部件4上时，控制器30控制流入各电磁铁部件15a～15d的电磁铁18和18′的激励电流，以便保持平衡，因而实现所谓的0功率控制。

即使由于乘客移动或导轨2和2′不均匀使可移动部件4有抖动，由于由0功率控制进行无接触导向的可移动部件4由升降机(未示)向上移动，因此可通过迅速控制由磁铁部件15a～15d通过电磁铁18和18′的激励产生的吸引力来抑制抖动，因为磁铁部件15a～15具有在间隙Gb、Gb′和Gb″和电磁铁18和18′具有共同磁路的永磁铁17和17′。

此外即使间隙Gb、Gb′和Gb″设置的很大，非接触导向控制的质量也不会变差。因为采用了具有较大剩磁感应强度和矫顽力的永磁铁。结果，导向系统可使导向控制实现大冲程和低刚度，并获得舒适的乘坐。

此外，由于设置磁铁部件15a～15d，使得磁极彼此面对并将导轨2和2′夹在磁极之间，由磁极产生的作用在导轨2和2′上的吸引力被全部或部分抵消，因此没有大吸引力作用在导轨2和2′上。因此，由于磁铁部件产生的仅在一个方向上的大吸引力不作用在导轨2和2′上，导轨2和2′的安装位置难于改变，导轨2和2′接缝80的水平差和导轨2和2′的笔直特性不会变差。结果，可以降低导轨2和2′的安装强度，因此降低电梯系统的成本。

如果磁导向系统停止工作，用于y模式和x模式的电流偏差调节器62设置从0逐渐至负值的参考值，因而可移动部件4逐渐在y方向和x方向移动。最后磁铁部件15a～15d的中心铁心16的任何端部或磁铁部件15a～15d的电磁铁18和18′的端部吸引以面对导轨2和2′的表面。如果磁导向系统停止在该状态，电流偏差调节器62的参考值复零，可移动部件4吸引到导轨2和2′上。

在第一实施例，尽管0功率控制用于非接触控制，该0功率控制在稳定状态控制向电磁铁设置的激励电流为0，但是也可采用各种其它用于控制磁铁部件15a～15d的吸引力的控制方法。例如，如果磁铁部件需要更严格地沿着导轨2和2′，可采用一种控制保持间隙恒定的控制方法。

根据图9和10说明本发明第二实施例的磁导向系统。

在第一实施例中，尽管通过采用E形磁铁部件15a～15d作为导向部件5a～5d来实现非接触导向控制，但是不限于上述系统。如图9和10所示，设置两U形组合磁铁141和141′，使得组合磁铁141和141′的磁极部分地面对导轨2和2′，组合磁铁141和141′的相同磁极彼此面对地将导轨2和2′夹在该磁极之间。U形组合磁铁141包括两个永磁铁117-1和117-2以及电磁铁118。同样地，U形组合磁铁141′包括两个永磁铁117-1′和117-2′以及电磁铁118′。U形组合磁铁141和141′构成相应的磁铁部件115a～115d。在下面的说明中，为方便起见，相同标号表示与第一实施例相同的部件。

图9和10中所示的磁铁部件115b包括一对组合磁铁部件141和141′以及底座142，底座142由成H形的非磁性材料构成，用于在底座12上安装组合部件141和141，以便使线圈20和20′不影响底座12，和将组合磁铁141和141′的相同磁极设置成彼此相对。

组合磁铁141包括U形电磁铁118和永磁铁117-1和117-2，电磁铁118由两个其间设有线圈20的对称L形铁心143-1和143-2构成，永磁铁117-1和117-2粘附于电磁铁118的相对的相应磁极端部。同样地组合磁铁141′包括U形电磁铁118′和永磁铁117-1′和117-2′，电磁铁118’由两个其间设有线圈20′的对称L形铁心143-1′和143-2′构成，永磁铁117-1′和117-2′粘附于电磁铁118的相对的相应磁极端部。永磁铁117-1和117-2粘附于电磁铁118的相对的相应磁极端部，使得组合磁铁141的其中一个磁极与另一个磁极彼此互为磁极。以与第一实施例相同的方式，磁铁部件115b，即永磁铁117-1和117-2的端部包括固体润滑材料22。磁铁部件115b利用作用在导轨2上的磁作用力作为x方向上的导向力。

对于第二实施例的磁铁部件115b，从升降机通道剥离导轨2的x方向上的磁吸引力小于E形磁铁部件15b的磁吸引力。另外，以与第一实施例相同的方式，由于组合磁铁141和141′的磁极彼此面对地将导轨2和2′设置在磁极之间，由该磁极产生作用在导轨2和2′的吸引力被全部或部分抵消，因此没有大吸引力作用在导轨2和2′上。因此，由于由磁铁部件只在一个方向上产生的大吸引力不作用在导轨2和2′上，导轨2和2′的安装位置难以被移动，导轨2和2′的接缝80的与水平面的差和导轨2和2′的笔直特性不会变差。结果，可以降低导轨2和2′的安装强度，因而降低电梯系统的成本。

根据图11说明本发明第三实施例的磁导向系统。

在第一和第二实施例中，导轨2和2′的水平剖面结构为I形，每个导轨202和202′具有水平剖面为H形的部分，面对磁铁部件215a～215d(图11只显示215b)中的一个，并且在第三实施例中该部分形成有面对磁铁部件215a～215d的磁极的伸出部分。

由导轨202′导向的磁铁部件215b固定于由非磁性材料制成的并成U形的底座242上。U形组合磁铁241的磁极面对U形组合磁铁241′的相应的相同磁极，将导轨2的伸出部分夹在在相应磁极之间。组合磁铁241或241′的每个磁极中心偏离导轨2或2′的每个伸出部分的中心，以便获得x方向的导向力。

组合磁铁241包括两电磁铁218-1和218-2以及设置在电磁铁218-1和218-2之间的永磁铁217。同样地，组合磁铁241′包括两电磁铁218-1′和218-2′以及设置在电磁铁218-1′和218-2′之间的永磁铁217′。电磁铁218-1、218-2、218-1′和218-2′分别包括线圈220-1、220-2、220-1′和220-2′。组合磁铁241和241′的各自的两线圈220-1和220-2或220-1’和220-2′构成一线圈，使得通过激励升高或降低由永磁铁217和217′产生的磁通。

与图9和10所示的第二实施例的磁铁部件215a～215d相比，第三实施例的磁铁部件215a～215d在x方向上具有较强的导向力。

磁铁部件的结构不只限于上述实施例。可采用一种磁铁部件，该该磁部件具有至少一个彼此面对将导轨夹在其间的磁极。此外，导轨的横剖面不只限于上述实施例。可采用具有圆形、椭圆形和矩形中任一种水平剖面形状的导轨。

在上述实施例中，尽管通过间隙传感器的输出信号平均检测间隙来测定由磁铁部件和导轨形成的磁路状态，但是不局限于通过电流检测器检测的激励电流、一种测量间隙的方法、一种间隙传感器的使用和一种电流检测器。

此外，在上述实施例中，尽管将用于磁悬浮控制的控制器描述为模拟控制，但是可任意采用模拟控制或数字控制。此外，功率放大系统同样不受限制，可采用电流型或PWM型系统。

根据本发明的磁导向系统，虽然当在可移动部件的稳定状态不需要导向力时，使激励电流为0，由于磁铁部件具有永磁铁，该永磁铁具有与电磁铁共同的并经过由磁铁部件和导轨形成的间隙的磁路，因此偏微分项f/x和f/i不为0，其中f是磁铁部件的吸引力，x是间隙，i是激励电流，因此能设计一种线性控制系统。

由于形成永磁铁和电磁铁的共同磁路通过间隙，因此可获得具有高控制性能和低刚度的导向系统。

此外，由于磁铁部件的磁极彼此面对地将导轨夹在该磁极之间，由磁极产生的作用在导轨上的吸引力被全部或部分抵消，因此大吸引力不作用在导轨上，导轨的安装位置不易改变，导轨接缝处与水平面的差和导轨的笔直性能不会变差。

借助上述教导可做出各种变形和变化。因此，应理解为可在附加权利要求的范围内而不是根据上述特别的说明来实施本发明。

Claims (9)

1.一种用于电梯的磁导向系统，包括：

沿导轨移动的可移动部件；

连接于所述可移动部件的磁铁部件；所述磁铁部件具有：

多个电磁铁，所述电磁铁具有以一间隙面对导轨的多个磁极，所述的多个磁极包括至少第一和第二磁极，所述第一和第二磁极设置成在导轨上在彼此相反方向上作用吸引力，以及

永磁铁，所述永磁铁形成引导所述可移动部件的磁通势，并通过所述间隙上以一个电磁铁形成共同磁路，

传感器，用于检测由所述磁铁部件和所述导轨形成的所述共同磁路的状态；以及

导向控制器，响应传感器的输出信号控制加在所述电磁铁上的激励电流，从而稳定所述磁路，在所述可移动部件的运动自由度中的至少一个自由度之中，将有助于该自由度运动的所述多个电磁铁的激励电流总和收敛为零，不接触地将所述可移动部件引导向所述导轨。

2.如权利要求1所述的磁导向系统，其中所述导向控制器使所述磁路稳定化，使得当所述可移动部件停在稳定状态时所述激励电流变成0。

3.如权利要求1所述的磁导向系统，其中所述的多个磁极进一步包括至少第三磁极，第一和第三磁极具有彼此不同的极，并产生作用在所述导轨上并彼此成直角交叉的磁通。

4.如权利要求3所述的磁导向系统，其中第一和第二磁极具有相同的极性且彼此面对将所述导轨夹在此两磁极之间，

第三磁极设置在第一和第二磁极的中间，且具有与所述第一和第二磁极不同的磁极，

所述的磁铁部件以整体E型的形状形成。

5.如权利要求1所述的磁导向系统，其中所述多个磁极进一步包括至少第三磁极，导轨设置在第一，第二和第三磁极之间，且第一和第二磁极将吸引力以面对方向和所述面对方向的垂直方向作用在所述导轨上。

6.如权利要求5所述的磁导向系统，其中所述磁铁部件包括一对分别由所述电磁铁和所述永磁铁构成的U形组合磁铁。

7.如权利要求5所述的磁导向系统，所述导轨具有面对所述磁极的伸出部分。

8.如权利要求1所述的磁导向系统，所述传感器检测所述磁铁部件和所述导轨之间在一水平面上的位置关系。

9.如权利要求1所述的磁导向系统，其中所述传感器检测激加在所述电磁铁上的激励电流。

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