CN201419958Y - 一种带有磁力平衡机构的无绳电梯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有磁力平衡机构的无绳电梯，涉及无绳电梯领域。包括竖直井筒、轿厢和制动器，竖直井筒内壁固定固定梁，轿厢外侧设置轿厢架，固定梁和轿厢架之间设置永磁直线电机，固定梁和轿厢架之间设置磁力平衡机构。采用本实用新型所提供的方案，当轿厢承受因直线电机工作气隙变化带来的不平衡压力而向一侧偏移时，磁力平衡机构产生阻碍轿厢偏移的阻力，动态平衡和消除轿厢承受的因直线电机工作气隙变化带来的不平衡压力，有利于轿厢在轨道中定位，保证轿厢在轨道中间平稳运行；减小了轿厢和轨道之间的摩擦阻力，增加了轿厢的有效载荷。

Description

一种带有磁力平衡机构的无绳电梯

技术领域

本实用新型属于无绳电梯领域，具体涉及一种带有磁力平衡机构的无绳电梯。

背景技术

提升机或电梯是矿井和各类建筑的重要运输环节，在普通的提升系统中，提升方式是公知的，提升电梯所用的结构，是机械室安装在电梯的上部，旋转电机驱动滚筒，缠绕在滚筒上的钢丝绳一端连接于轿厢，另一端连接于一个配重。而对于人员多、负载大的超高建筑和超深矿井，需要高水准的交通输送处理能力，而电梯占用大量建筑空间和输送能力低则是一个严重问题。

为了克服上述问题，不要求钢丝绳和单独机械室的无绳直线电机电梯可作为提高电梯输送能力的一种方法，已经提出很长时间了。这种无绳电梯主要有直线感应电机和永磁直线电机两种驱动结构类型，其中永磁直线电机的力能指标高、工作气隙宽、推力大，被公认为作为直线电机电梯最合适的驱动源。由于永磁直线电机的初级与次级之间存在5～10倍于正常提升力的较大的固有法向吸引力，现在采用两边工作气隙相同、面对面布置的双边型永磁直线电机结构，以便抵消彼此之间的法向吸引力，减轻轿厢侧倾正压力，减小运动摩擦阻力，增加有效载荷。两个永磁直线电机的初级分别固定在井筒内侧，次级固定在轿厢两侧，当初级通电形成行波磁场，从而产生向上的提升力，带动次级和轿厢运动。

但上述直线电机电梯的理想结构，只解决基本驱动力问题，却没有解决实际运行工程应用关键问题，如电机和轨道的加工、布置不平整带来的双边型直线电机两边的工作气隙不一样，轿厢承受很大的侧向正压力而向一侧侧斜。

比如，原来两边理想工作气隙为5mm∶5mm双边布置载重1000kg的直线电机电梯，因工作气隙相同，两边法向力大小相等、方向相反而相互抵消，理想不平衡侧斜正压力为0。但当运行过程中，某种因素造成任意一边的工作气隙分别减小1mm、2mm、3mm，使两边的工作气隙分别变化为4mm∶6mm、3mm∶7mm、2mm∶8mm时，气隙小的一边法向力变大，气隙大的一边法向力变小，两者不能抵消，轿厢将会分别受到至少2.5吨、5吨、8吨的不平衡侧斜正压力，使轿厢吸向气隙小的一侧而发生侧倾，同时，按滚动摩擦系数0.04计算，此正压力还将分别带来100kg、200kg、320kg的摩擦阻力，使电梯实际载重由原来的1000kg分别减小为900kg、800kg、680kg，分别减小10％、20％、32％。

电梯运行过程中，电机工作气隙变化越大，此不平衡侧斜正压力越大，而且，随电梯载重吨位的增加而正比增加。因此，导致运行摩擦阻力增加，有效提升载荷降低，运行不平稳，速度低，噪声大，加工安装精度要求高，工程造价和运行成本高，电梯定位困难，甚至定位装置失效、轿厢卡住、吸住无法运行等一系列问题。因而，并不能在实际中得到应用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是无绳电梯轿厢定位困难，运行不平稳、有效载荷小的问题，提供一种定位精确、运行平稳、有效载荷大的带有磁力平衡机构的无绳电梯。

本实用新型的技术方案是以下述方法实现的：

一种带有磁力平衡机构的无绳电梯，包括竖直井筒、轿厢和制动器，竖直井筒内壁固定固定梁，轿厢外侧设置轿厢架，固定梁和轿厢架之间设置永磁直线电机，固定梁和轿厢架之间设置磁力平衡机构。

所述轿厢架I伸出轿厢侧，轿厢架I与固定梁I成叉指状，叉指之间至少设置一个磁力平衡机构。

所述轿厢架I是一指，固定梁I是两指。

所述磁力平衡机构与永磁直线电机分别设置在相邻叉指之间。

同一叉指之间同时设置磁力平衡机构和永磁直线电机。

同一叉指之间同时设置磁力平衡机构和永磁直线电机。

所述轿厢架II是三指，固定梁II是两指，轿厢架II第二指与固定梁II之间设置永磁直线电机，轿厢架II第一指、第三指与固定梁II之间设置磁力平衡机构。

所述轿厢架III是紧贴固定在轿厢侧面的板，轿厢架III与固定梁I之间设置磁力平衡机构和永磁直线电机。

所述永磁直线电机与磁力平衡装置设置在轿厢同侧。

所述永磁直线电机与磁力平衡装置分别设置在轿厢两侧。

所述磁力平衡机构是排斥磁体，排斥磁体与永磁直线电机并排设置。

所述磁力平衡机构是磁悬浮机构。

所述磁力平衡机构是磁吸力机构，所述磁吸力机构与永磁直线电机是背靠背设置。

叉指之间或者轿厢架III与固定梁I之间设置定位机构。

所述定位机构是固定在固定梁上的轨道和固定在轿厢架上的导靴，导靴由导靴架、导轮组成。

采用本实用新型所提供的方案，无绳电梯上设置磁力平衡机构，当轿厢承受因直线电机工作气隙变化带来的不平衡压力而向一侧偏移时，磁力平衡机构产生阻碍轿厢偏移的阻力。磁力平衡机构中产生的阻力动态平衡和消除轿厢承受的因直线电机工作气隙变化带来的不平衡压力，有利于轿厢在轨道中定位，保证轿厢在轨道中间平稳运行；减小了轿厢和轨道之间的摩擦阻力，增加了轿厢的有效载荷。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的剖视示意图；

图2为本实用新型实施例2的剖视示意图；

图3为本实用新型实施例3的剖视示意图；

图4为本实用新型实施例4的剖视示意图；

图5为本实用新型实施例5的剖视示意图；

图6为本实用新型实施例6的剖视示意图；

图7为本实用新型实施例7的剖视示意图；

图8为本实用新型实施例8的剖视示意图；

图9为本实用新型实施例9的剖视示意图；

图10为本实用新型实施例10的剖视示意图；

图11为本实用新型实施例11的剖视示意图；

图12为本实用新型中磁力悬浮装置实施例A的剖视示意图；

图13为磁力悬浮装置实施例A中两列Halbach阵列的磁力线分布示意图；

图14为磁力悬浮装置实施例A中轭铁I在竖直方向受力最小时磁力线分布示意图；

图15为磁力悬浮装置实施例A中轭铁I在竖直方向受力最大时磁力线分布示意图；

图16为磁力悬浮装置实施例A中轭铁I所受竖直方向的力随着轭铁I与Halbach阵列的相对位移的变化关系示意图；

图17为本实用新型中磁力悬浮装置实施例B的剖视示意图；

图18为磁力悬浮装置实施例B中两列Halbach阵列的磁力线分布示意图；

图19为磁力悬浮装置实施例B中轭铁I在竖直方向受力最小时磁力线分布示意图；

图20为磁力悬浮装置实施例B中轭铁I在竖直方向受力最大时磁力线分布示意图；

图21为磁力悬浮装置中每列Halbach阵列的磁体为5组时的剖视示意图；

图22为本实用新型中磁力悬浮装置实施例C的剖视示意图；

图23为磁力悬浮装置实施例C中两列间隔阵列的磁力线分布示意图；

图24为磁力悬浮装置实施例C中轭铁I在竖直方向受力最小时磁力线分布示意图；

图25为磁力悬浮装置实施例C中轭铁I在竖直方向受力最大时磁力线分布示意图；

图26为磁力悬浮装置实施例C中轭铁I所受竖直方向的力随着轭铁I与间隔阵列的相对位移的变化关系示意图；

图27为磁力悬浮装置实施例C每列间隔阵列的磁体为3组时的剖视示意图；

图28为带有定位装置的磁阻式磁力悬浮装置的剖视示意图；

图29为带有定位装置的磁阻式磁力悬浮装置的轿厢架的局部立体示意图；

图30为本实用新型中定位机构的局部立体示意图；

图31为实施例4的立体示意图；

图32为实施例4中轿厢的立体示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一个带有磁力机构的无绳电梯，包括竖直井筒4、轿厢1、制动器150和轿厢架，竖直井筒内壁固定固定梁I 5，所述轿厢架I 2伸出轿厢侧，轿厢架I 2与固定梁I 5成叉指状，所述轿厢架I 2是一指，固定梁I 5是两指，其中一个叉指内设置一个磁力平衡机构，两一个叉指内设置永磁直线电机3和定位机构。所述定位机构设置在永磁直线电机3和固定梁I 5之间。如图30所示，所述定位机构是固定在固定梁上的轨道11和固定在轿厢架I 2上的导靴，导靴由导靴架12、导轮13组成。

实施例2

如图2所示，所述定位机构设置在永磁直线电机3和轿厢1之间，其它结构同实施例1。

实施例3

如图3所示，所述定位机构设置在两个永磁直线电机3之间，其它结构同实施例1。

实施例4

如图4、图31和图32所示，每个叉指内均设置一个磁力平衡机构与一个永磁直线电机，其它结构同实施例1。

实施例5

如图5所示，每个叉指内均设置一个定位机构，相邻叉指内，所述定位机构是背靠背设置；相邻叉指中的一个叉指内设置一个永磁直线电机3和两个磁力平衡机构，其它结构同实施例1。

实施例6

如图6所示，每个叉指内均设置一个定位机构和一个永磁直线电机，永磁直线电机3两侧设置两个磁力平衡机构，其它结构同实施例1。

实施例7

如图7所示，所述轿厢架II是三指，固定梁II 7是两指，轿厢架II第二指6b与固定梁II 7之间设置永磁直线电机，轿厢架II第一指6a、第三指6c与固定梁II 7之间设置磁力平衡机构，其它结构同实施例1。

实施例8

如图8所示，所述轿厢架III 8是紧贴固定在轿厢侧面的板，轿厢架III 8与固定梁I 5之间设置磁力平衡机构和永磁直线电机。所述永磁直线电机设置在两个磁力平衡机构之间，其它结构同实施例1。

实施例9

如图9所示，所述轿厢架III 8是紧贴固定在轿厢侧面的板，轿厢一侧，轿厢架III 8与固定梁I 5之间设置永磁直线电机和磁力平衡机构，轿厢每侧，轿厢架III 8与固定梁I 5之间设置定位机构，其它结构同实施例1。

实施例10

如图10所示，所述轿厢架III 8是紧贴固定在轿厢侧面的板，在轿厢的每一侧，轿厢架III 8与固定梁I 5之间设置永磁直线电机、磁力平衡机构和定位机构，其它结构同实施例1。

实施例11

如图11所示，所述永磁直线电机与磁力平衡装置分别设置在轿厢两侧，永磁直线电机两侧、轿厢架III 8与固定梁I 5之间设置定位机构，其它结构同实施例1。

如图1～11所示带有磁力平衡机构的无绳电梯，所述磁力平衡机构是固定在固定梁和轿厢架上的排斥磁体装置，所述排斥磁体装置包括磁体I 50a、磁体II50b和磁体安装架51，磁体I 50a和磁体II 50b是同极相对排列，磁体安装架51固定在固定梁上。所述排斥磁体与永磁直线电机是并排设置。当轿厢承受因直线电机工作气隙变化带来的不平衡压力而向一侧偏移时，两组同极相对排列的排斥磁体中产生阻碍轿厢偏移的阻力，平衡和消除轿厢承受的因直线电机工作气隙变化带来的不平衡压力。

如图1～11所示带有磁力平衡机构的无绳电梯，所述磁力平衡机构是磁悬浮机构。所述磁悬浮装置如我们在《一种磁阻式磁力悬浮装置》中申请的专利中的条状的磁阻式磁力悬浮装置。当轿厢承受因直线电机工作气隙变化带来的不平衡压力而向一侧偏移时，磁阻式磁力悬浮装置产生阻碍轿厢偏移的阻力，动态平衡和消除轿厢承受的因直线电机工作气隙变化带来的不平衡压力，有利于轿厢在轨道中定位，保证轿厢在轨道中间平稳运行；减小了轿厢和轨道之间的摩擦阻力，增加了轿厢的有效载荷。

磁阻式磁力悬浮装置说明书如下：

磁阻式磁力悬浮装置实施例A

如图12所示，磁阻式磁力悬浮装置包括磁体架101，非导磁的磁体架101内两侧固定两列以Halbach阵列形式排列的磁体阵列102，两列Halbach阵列102平行、等高排列，每列Halbach阵列102包含三块磁体，其中一列由上到下三块磁体的磁化方向如下：竖直向上、水平向右、竖直向下；与之对应的另一列中由上到下三块磁体的磁化方向如下：竖直向下、水平向右、竖直向上，两列Halbach阵列102之间构成磁力线回路；两列Halbach阵列102之间是导磁的轭铁I 103，轭铁I 103与两侧Halbach阵列102的气隙相等，轭铁I 103由非导磁的轭铁架104支撑。

Halbach阵列是一个特殊的磁体排列形式，阵列的一侧产生很强的磁场，而另一侧磁场很弱。本实用新型中两列Halbach阵列相互平行且等高，利用两个阵列所产生的强磁场构成磁力线回路，其磁力线分布如图13所示，两个Halbach阵列102中心位置磁场路径最短，上下两端磁场路径最长。由磁路最短原理知道，轭铁I 103进入或退出这一强磁场时，磁路磁阻变化产生强大的磁阻力，该磁阻力试图使磁场路径向着最短的方向收缩，是一个使运动部分回归到磁阻最小位置即平衡位置的回复力。

图14是轭铁I中心线与Halbach阵列102中间磁体的中心线重合时磁力线分布示意图，磁力线以近似直线形式穿过磁轭，此时磁场路径最短，轭铁I 103竖直方向受力最小；图15是轭铁I 103下表面与Halbach阵列102中间磁体的上表面平齐时的磁力线分布示意图，磁力线以曲线的形式穿过轭铁I 103，此时磁场路径最长，根据磁路最短原理，轭铁I 103受到磁体竖直向下的回复磁力以使经过轭铁I 103的磁力线最短。同理，轭铁I 103上表面与Halbach阵列102中间磁体的下表面平行时，轭铁I 103受到磁体向下的回复力以使经过轭铁I 103的磁力线最短。

轭铁I 103受力大小与磁体和轭铁I竖直位移之间的关系如图16所示，所述x轴是指磁体和轭铁I之间竖直方向相对位移，所述y轴是轭铁I 103所受到磁体的竖直方向的磁力。图中平衡位置指：轭铁I 103中心线与Halbach阵列102中间磁体的水平中心线重合位置，当轭铁I 103向上移动时，轭铁I 103受到磁体向下的回复力；反之，当轭铁I 103向下移动时，轭铁I 3受到磁体向上的回复力，偏离平衡位置越远，轭铁I 103所受的回复力越大。当轭铁I 103下表面与Halbach阵列102中间磁体的上表面平行或者轭铁I 103上表面与Halbach阵列102中间磁体的下表面平行时，轭铁I 103受到磁体的回复力最大。

如图12～16所示的磁阻式磁力悬浮装置中，所述每列Halbach阵列102中磁体的数量可以是5组，每列Halbach阵列102中有五组磁体，两列Halbach阵列102平行、等高排列，构成磁场回路，对应的轭铁I 103是两块，两个轭铁I 103之间由非导磁材料连接，如图21所示。

磁阻式磁力悬浮装置实施例B

如图17所示，在Halbach阵列102底端固定轭铁II 108，Halbach阵列102和磁体架101之间固定轭铁III 109，其它结构同实施例A。

如图18所示，两列Halbach阵列102上、下两端分别固定轭铁II 108和III109之后，两列Halbach阵列102之间的磁力线分布示意图。两个Halbach阵列102中心位置磁场路径最短，上下两端磁场路径最长。同实施例A原理可知，轭铁I 103水平中心线与Halbach阵列102中间磁体的中水平心线重合时，轭铁I 103受到竖直方向力最小。当轭铁I 103向上移动时，轭铁I 103受到磁体向下的回复力；反之，当轭铁I 103向下移动时，轭铁I 103受到磁体向上的回复力，Halbach阵列102中心位置磁场越远，轭铁I 103所受的回复力越大，当轭铁I 103下表面与Halbach阵列102中间磁体的上表面平行或者轭铁I 103上表面与Halbach阵列102中间磁体的下表面平行时，轭铁I 103受到磁体的回复力最大。轭铁I 103在两列Halbach阵列102中竖直方向受力最小时磁力线分布示意图如图19所示，受力最大时如图20所示。同实施例A相比，Halbach阵列102两端加上轭铁II 108和轭铁III 109后，漏磁降低，阵列之间的磁场加强，轭铁I 103所受回复力相应增加。

如图17～20所示的磁阻式磁力悬浮装置中，每列Halbach阵列102中磁体的数量可以是5组，每列Halbach阵列102中有五组磁体，两列Halbach阵列102平行、等高排列，构成磁场回路，对应的轭铁I 103是两块，两个轭铁I 103之间由非导磁材料连接，如实施例A所示。

磁阻式磁力悬浮装置实施例C

如图22所示，磁体架101内两侧固定两列以间隔形式排列的磁体阵列111，两列间隔阵列111之间构成磁力线回路，两列间隔阵列111平行、等高排列，每列间隔阵列111包含两块磁体，两块磁体之间设置凸铁110；两块磁体的磁化方向均为竖直方向且磁化方向相反，两列间隔阵列111中，处于平行位置的两磁体磁化方向相反；两列间隔阵列111之间是导磁的轭铁I 103，轭铁I 103与两侧间隔阵列111的气隙相等，轭铁I 103由非导磁的轭铁架104支撑。

如图23所示，两列间隔阵列111之间的磁力线分布示意图。两个间隔阵列111中心位置磁场路径最短，上下两端磁场路径最长。同实施例A原理可知，轭铁I水平中心线与间隔阵列111中凸铁110的中心线重合时，轭铁I 103受到竖直方向力最小。当轭铁I 103向上移动时，轭铁I 103受到磁体向下的回复力；反之，当轭铁I 103向下移动时，轭铁I 103受到磁体向上的回复力，偏离间隔阵列111中心磁场越远，轭铁I 103所受的回复力越大，当轭铁I 103下表面与凸铁110的上表面平行或者轭铁I 103上表面与凸铁110的下表面平行时，轭铁I 103受到磁体的回复力最大。轭铁I 103在两列间隔阵列111中竖直方向受力最小时磁力线分布示意图如图24所示，受力最大时如图25所示。轭铁I所受竖直方向的力随着轭铁I 103与间隔阵列的相对位移的变化关系如图26所示。

如图24～26所述磁阻式磁力悬浮装置中，每列间隔阵列11中磁体的数量可以是3组，对应凸铁110是两块；磁体和凸铁110交替排列，相邻磁体的磁化方向相反；两列间隔阵列111中，处于平行位置的两磁体磁化方向相反；对应的轭铁I 103是两块，两个轭铁I 103之间由非导磁材料连接，如图27所示。

如图28和图29所示，磁体架和轭铁架之间、磁体架和轭铁I 103之间设置导靴105。

如图1～11所示带有磁力平衡机构的无绳电梯，所述磁力平衡机构是磁吸力机构。所述磁吸力机构包括磁体架和轭铁架，所述轭铁架是导磁材料组成，其它结构同上述磁阻式磁力悬浮装置所述。所述磁吸力机构与直线电机是背靠背设置。当轿厢承受因直线电机工作气隙变化带来的不平衡压力而向一侧偏移时，磁吸力机构产生产生的吸力和永磁直线电机的吸力相抵消，同时动态平衡和消除轿厢承受的因直线电机工作气隙变化带来的不平衡压力，有利于轿厢在轨道中定位，保证轿厢在轨道中间平稳运行；减小了轿厢和轨道之间的摩擦阻力，增加了轿厢的有效载荷。

Claims (10)

1、一种带有磁力平衡机构的无绳电梯，包括竖直井筒(4)、轿厢(1)和制动器，竖直井筒内壁固定固定梁，轿厢外侧设置轿厢架，固定梁和轿厢架之间设置永磁直线电机(3)，其特征在于：固定梁和轿厢架之间设置磁力平衡机构。

2、根据权利要求1所述带有磁力平衡机构的无绳电梯，其特征在于：所述轿厢架I(2)伸出轿厢侧，轿厢架I(2)与固定梁I(5)成叉指状，叉指之间至少设置一个磁力平衡机构。

3、根据权利要求2所述带有磁力平衡机构的无绳电梯，其特征在于：所述轿厢架I(2)是一指，固定梁I(5)是两指。

4、根据权利要求3所述带有磁力平衡机构的无绳电梯，其特征在于：所述磁力平衡机构与永磁直线电机分别设置在相邻叉指之间。

5、根据权利要求4所述带有磁力平衡机构的无绳电梯，其特征在于：同一叉指之间同时设置磁力平衡机构和永磁直线电机。

6、根据权利要求3所述带有磁力平衡机构的无绳电梯，其特征在于：同一叉指之间同时设置磁力平衡机构和永磁直线电机。

7、根据权利要求2所述带有磁力平衡机构的无绳电梯，其特征在于：所述轿厢架II是三指，固定梁II(7)是两指，轿厢架II第二指(6b)与固定梁II之间设置永磁直线电机，轿厢架II第一指(6a)、第三指(6c)与固定梁II(7)之间设置磁力平衡机构。

8、根据权利要求1所述带有磁力平衡机构的无绳电梯，其特征在于：所述轿厢架III(8)是紧贴固定在轿厢侧面的板，轿厢架III(8)与固定梁I(5)之间设置磁力平衡机构和永磁直线电机。

9、根据权利要求8所述带有磁力平衡机构的无绳电梯，其特征在于：叉指之间或者轿厢架III(8)与固定梁I(5)之间设置定位机构。

10、根据权利要求9所述带有磁力平衡机构的无绳电梯，其特征在于：所述定位机构是固定在固定梁上的轨道(11)和固定在轿厢架上的导靴，导靴由导靴架(12)和导轮(13)组成。

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