CN1274675A - 电动滚梯的动平衡节能装置 - Google Patents

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Abstract

一种电动滚梯的动平衡节能装置,由动平衡装置的换向齿轮机构将向上和向下运行的两个滚梯连在一起,用一台曳引机驱动两个滚梯同时运转,两个滚梯承载的人体重力通过动平衡装置相互作用,保持动平衡,以减小曳引机的负荷,动平衡节能装置根据负载大小的变化自动调整曳引机输入和输出的功率,来适应滚梯运转需要,它不仅可以使滚梯在空载或低负荷时降低功耗,而且能够在满载的重负荷时使滚梯以最佳节能状态运行。

Description

电动滚梯的动平衡节能装置
一种电动滚梯的动平衡节能装置。
目前，在各大商场和地铁站等公共场所使用的自动滚梯在运转时，由于向上和向下运行的两个滚梯的运动方向相反，要用两个曳引机分别驱动它们各自向不同的方向运转，因此，无法将人和物体向下的重力转化为动能，这就意味着把一部分能量白白的浪费了。
本发明的目的是为电动滚梯提供一种动平衡节能装置，它不仅可以使滚梯在空载或低负荷时降低功耗，而且能在满载的重负荷时，使滚梯以最佳节能状态运行。
本发明的目的是这样实现的：在现有的电动滚梯的基础上，将向上和向下运行的两个滚梯并在一起，在两个滚梯的上梳齿之间按装一个动平衡装置，通过换向齿轮机构，使两个滚梯的运转方向相反，由一台曳引机(同步电动机)驱动，通过电磁抱闸，蜗轮蜗杆减速箱和曳引轮带动曳引链使一个滚梯向上运行，并通过动平衡装置的主动圆锥齿轮，中间圆锥齿轮和被动圆锥齿轮驱动另一个滚梯向下运行，两个滚梯承载的人体重力通过动平衡装置互相作用，保持动平衡以减小曳引机的负荷，曳引机由动平衡传感器控制，传感器内装有螺旋弹簧，弹簧的压力通过连杆下端的滑轮作用在曳引链上，连杆上端的滑轮轴与齿条连接，齿条与变阻器(电位器)的驱动齿轮啮合，变阻器内的三个可调电阻分别与三个限流电阻和电容接为星形连接，曳引机定子的三相绕组通过双向可控硅分别接到电路的三个节点，双向触发器(双向二极管)一端接到限流电阻和电容的连接点上，另一端接在双向可控硅的控制极上，组成控制电路，当滚梯负载增大时，曳引链受到负载力矩的作用，压缩动平衡传感器弹簧，使滑轮向上运动，当负载减小时弹簧推动滑轮向下运动，齿条与滑轮一起随传感器弹簧伸缩，通过变阻器的驱动齿轮，转动可调电阻的三个滑动触头，向控制电路输出电压信号，根据电压变化控制电容的充电速度，当电容电压上升到双向二极管导通电压时，发出一个脉冲，由该脉冲触发双向可控硅，使曳引机通电，双向可控硅输出的电压由可控硅管的导通时间来决定，动平衡节能装置根据负载大小的变化，自动调整可控硅的导通时间，控制曳引机定子的磁场强度，来适应滚梯运转需要。本发明的另一个实施例是利用稳速电路控制曳引机(直流电动机)两端的电压，稳速电路由硅整流二极管VD1、VD2、VD3、VD4组成桥式整流电路，单向可控硅V1串联在电阻R1和电动机M之间，电容C串在电阻R2与可调电阻Rw之间，双基极二极管的两个基极与电阻R3 R4连接，电阻R1 R2 R3与桥式整流电路的正极连接，电动机M可调电阻Rw和电阻R4连在桥式整流电路的负极，二极管VD的正极接到电容C与可调电阻Rw的连接点，负极引线接到电阻R1与单向可控硅V1的阳极之间的连接点上，双基极二极管V2的b，e结接到电阻R2与电容C之间的连线上，单向可控硅V1的控制极引出线接到双基极二极管V2与电阻R4的连接点上组成控制环路。由于直流电动机转子线圈在转动过程中会产生反电动势，反电动势的大小与电动机的转速成正比，反电动势越大，电动机的内阻也就越高，稳速电路就是利用这个随速度而变化的反电动势来控制加到电动机两端的电压，使转速稳定在一定范围内，当滚梯负载增大时，电动机的转速相应减慢，反电动势变小，相当于电动机的内阻变小，电容的充电速度加快，增加了可控硅的导通时间，电动机的输入电压升高，使转速增加，若电动机转速偏快，其控制作用相反。
由于采用上述方案，可以用一台曳引机同时驱动向上和向下运行的两个滚梯一起运转，利用人体重力保持动平衡，与现有技术相比可节电百分之五十左右。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的构造图。
图2是动平衡装置的剖视图。
图3是本发明第一个实施例的构造图。
图4是图3的A——A剖面图。
图5是控制电路原理和双向可控硅输出电压波形图。
图6是第二个实施例的稳速电路控制原理图。
图中1、曳引机2、抱闸3、减速箱4、曳引轮5、曳引链6、动平衡装置7、动平衡传感器8、上梳齿9、下梳齿10、框架11、托架12、动平衡装置壳13、主动圆锥齿轮14、中间轴15、中间圆锥齿轮16、被动圆锥齿轮17、轴承套18、垫圈19、滚锥轴承20、滚珠轴承21、螺栓22、密封环23、凸缘24、油封25、螺母26、弹簧27、连杆28、滑轮29、滑轮轴30、滚针轴承31、黄油嘴32、顶丝33、齿条34、变阻器35、驱动齿轮36、滑动触头37、控制电路板K、电源开关Rw1 Rw2 Rw3可调电阻R1 R2 R3限流电阻C1 C2 C3电容D1 D2 D3曳引机定子绕组，VD01 VD02 VD03双向触发器V01 V02 V03双向可控硅，α双向可控硅的触发角，θ可控硅的导通角，U电压，ωt交变量的角频率，VD1-VD4整流二极管V1单向可控硅V2双基极二极管VD二极管M直流电动机，Rm电动机内阻R1-R4电阻。
在图1中，动平衡装置(6)固定在托架(11)上，与左右两个滚梯的上梳齿(8)连接，动平衡传感器(7)控制曳引机(1)通过电磁抱闸(2)蜗轮蜗杆减速箱(3)驱动曳引轮(4)使曳引链(5)带动右侧的滚梯向上运转，并通过动平衡装置(6)的换向齿轮机构驱动左侧的滚梯向下运转。
在图2中，动平衡装置固定在托架(11)上，外壳(12)内的换向齿轮机构通过主动圆锥齿轮(13)驱动中间轴(14)上的两个中间圆锥齿轮(15)使被动圆锥齿轮(16)向相反的方向旋转，在中间轴(14)和中间圆锥齿轮(15)之间配有轴承套(17)和垫圈(18)主动圆锥齿轮(13)和被动圆锥齿轮(16)输入和输出的轴颈上装有滚锥轴承(19)和滚珠轴承(20)，动平衡装置壳(12)内需加入适量齿轮油，来润滑换向齿轮机构和各部位轴承，外壳(12)分为两部分用螺栓(21)组合在一起，外壳中间的接盘处装有密封环(22)，外壳(12)两端与凸缘(23)的键管之间配有油封(24)，在键管一端装有密封环(22)，凸缘外端的螺母(25)将密封环夹在键管和滚珠轴承(20)的轴承内套之间。
在图3中，曳引机(1)通过抱闸(2)减速箱(3)驱动曳引轮(4)沿顺时针方向旋转，当滚梯负载增大时，曳引链(5)受到负载力矩的作用，压缩动平衡传感器弹簧(26)使滑轮(28)向上运动，当负载减小时，弹簧推动滑轮向下运动。
在图4中，曳引机(1)采用内外反应凸极式转子，由磁性材料和非磁性材料拼镶而成，具有凸极的磁效应，在起动时转子的鼠笼绕组与定子的旋转磁场互相作用产生异步转矩，逐渐加速到接近同步转速，凸极式转子直轴方向的磁阻小于交轴方向的磁阻，产生磁阻转矩，旋转磁场利用磁阻牵制转子同步运行，使曳引机在额定的功率范围内保持恒定的转速。曳引机由动平衡传感器(7)控制，传感器内装有螺旋弹簧(26)弹簧的压力通过连杆(27)下端的滑轮(28)作用在曳引链(5)上，在滑轮(28)和轴(29)之间装有滚针轴承(30)滑轮轴(29)上装有黄油嘴(31)轴的两端有顶丝(32)连杆(27)上端的滑轮轴(29)与齿条(33)连接，齿条(33)与变阻器(34)的驱动齿轮(35)啮合，齿条(33)与滑轮(28)随动平衡传感器弹簧(26)伸缩控制变阻器(34)的滑动触头(36)向控制电路(37)输出电压信号。
在图5中，三相交流电经电源开关K接通控制电路，变阻器的三个可调电阻Rw1 Rw2 Rw3分别与限流电阻R1 R2 R3和电容C1 C2 C3接为星形连接，曳引机定子绕组D1 D2 D3通过双向可控硅V01 V02 V03分别接到电路的三个节点，双向触发器VD01串联在限流电阻R1与电容C1的连接点和双向可控硅V01的控制极之间，VD02串在R2与C2的连接点和V02的控制极之间，VD03串在R3与C3的连接点和V03的控制极之间，在A，B，C三根端线中，当A相电压在正半波时通过可调电阻Rw1和限流电阻R1给电容C1充电，当电容电压上升到双向触发器VD01正向导通时发出一个脉冲，该脉冲去触发双向可控硅V01中的一支可控硅管，使定子绕组D1通电，在A相电压由正半波转为负半波的瞬间，由于电压为零可控硅关闭，使D1瞬间断电，当A相电压变为负半波时，可调电阻Rw，限流电阻R1和电容C1组成回路，又给电容反向充电，电容电压反向上升到一定值时，又使双向触发器VD01的另一支二极管导通，并触发另一支可控硅管，这样定子绕组D1在A相电压的负半波时再次得到一段时间的电流供应。从双向可控硅输出电压波形图中可以看出，双向可控硅的触发角α与导通角θ两角度之和为180°，若α角增大θ角会相应变小，反之α角变小θ角增大，θ角越大电压值就越高，α角随电容充电速度的快慢而变化，电容充电越慢α角越大，通过动平衡传感器控制变阻器的三个可调电阻就可以调整电容充电的速度，改变α角的大小，使双向可控硅的导通时刻发生变化，得到宽度受控制的脉冲电压。
在图6所示的另一个实施例中，电网交流电经整流二极管VD1，VD2，VD3，VD4接入稳速电路，双基极二极管V2和单向可控硅V1处于关闭状态，由电阻R2和电容C与可调电阻Rw组成回路，给电容充电，当电容电压上升到一定值时，使双基极二极管V2导通，发出一个脉冲触发单向可控硅V1使电动机M通电，电动机的内阻Rm和可调电阻Rw与电阻R1R2组成一个桥式平衡电路，通过可调电阻Rw来改变平衡状态，当负载增大时，电动机受到负载力矩的作用使转速降低，电动机的反电动势变小，导致电动机内阻Rm减小，因而，使b点电位降低，在二极管VD上形成一个电位差Uab，通过电容C的电流增大，加快了电容的充电速度，双基极二极管V2提前触发单向可控硅V1使可控硅的导通时间增加，提高电动机的输入电压，使转速增加，若电动机的转速偏快，则反电动势增大，相当于电动机内阻变大，b点电位升高，在二极管VD上形成Uba叠加在原来的Uab上，由于这两个电压方向是相反的，也就是Uba使原来的Uab变小，电容的充电速度变慢，改变了双基极二极管V2的工作点，使单向可控硅V1的导通时间缩短，(脉冲宽度变窄)降低了电动机的工作电压，使转速变慢，稳速电路就这样自动地对电动机的转速进行调整，让转速稳定在规定范围内。

Claims (3)

1、一种电动滚梯的动平衡节能装置，在现有的电动滚梯的基础上，由动平衡装置将两个滚梯的上梳齿连在一起，其特征是：动平衡装置的主动圆锥齿轮和被动圆锥齿轮与中间轴上的两个中间圆锥齿轮互相啮合，曳引机通过电磁抱闸，蜗轮蜗杆减速箱，曳引轮和曳引链带动一个滚梯向上运行，并通过动平衡装置带动另一个滚梯向下运行，控制电路通过可控硅对曳引机的输入电压进行脉宽调制，使曳引机降压弱磁。
2、根据权利要求1所述电动滚梯的动平衡节能装置，其特征是：曳引机(同步电动机)由动平衡传感器控制，传感器内装有螺旋弹簧，弹簧的压力通过连杆下端的滑轮作用在曳引链上，连杆上端的滑轮轴与齿条连接，齿条与变阻器的驱动齿轮啮合，控制变阻器的三个滑动触头，变阻器内的三个可调电阻分别与三个限流电阻和电容接为星形连接，曳引机定子的三相绕组通过双向可控硅分别接到电路的三个节点，双向触发器一端接到限流电阻和电容的连接点上，另一端接在双向可控硅的控制极上，组成控制电路。
3、根据权利要求1所述电动滚梯的动平衡节能装置，其特征是：曳引机(直流电动机)用稳速电路控制，由硅整流二极管VD1 VD2 VD3 VD4组成桥式整流电路，单向可控硅V1串联在电阻R1和电动机M之间，电容C串在电阻R2与可调电阻Rw之间，双基极二极管V2的两个基极与电阻R3 R4连接，电阻R1 R2 R3与桥式整流电路的正极连接，电动机M，可调电阻Rw和电阻R4连在整流电路的负极，二极管VD的正极接到电容C与可调电阻Rw的连接点，负极引线接到电阻R1与单向可控硅V1的阳极之间的连接点上，双基极二极管V2的b，e结接到电阻R2与电容C之间的连线上，单向可控硅V1的控制极引出线接到双基极二极管V2与电阻R4的连接点上，组成控制环路。
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