CN203474156U

CN203474156U - 基于磁流变效应的电梯曳引离合制动系统及装置

Info

Publication number: CN203474156U
Application number: CN201320572081.3U
Authority: CN
Inventors: 陈淑梅; 郭源帆; 郑祥盘; 王程
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2023-09-16

Abstract

本实用新型涉及一种基于磁流变效应的电梯曳引离合制动系统及装置，该装置包括磁流变液离合器、磁流变液制动器和控制器，所述磁流变液离合器的从动轴与磁流变液制动器的制动轴相连接，所述控制器控制磁流变液离合器和磁流变液制动器择一得电。本实用新型利用磁流变液可在磁场下受控无级且迅速改变剪切屈服强度的特性来控制动力传递和制动，迎合了电梯对安全、节能、环保、舒适性等方面的要求。与此同时，磁流变液离合器和磁流变液制动器这两个模块的设计在原有电梯的基础上添加了两重安全保护，整体装置反应速度快，在最短的时间内反应，避免事故的发生，大大提高电梯的可靠性和安全系数。

Description

基于磁流变效应的电梯曳引离合制动系统及装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于磁流变效应的电梯曳引离合制动系统及装置。

背景技术

磁流变液是一种新型智能材料，其最大的特点是在磁场的作用下，剪切屈服应力随磁场增强而增大，撤除磁场后又恢复为粘性较低的流体，即在有无磁场的条件下，固态和液态之间的转换变化过程可逆且迅速。基于这种磁流变效应材料开发的器件具有结构简单、传动无级平顺、无冲击、低噪音、响应快、易于控制、耗能少等特点。因此，磁流变液具有广泛的应用潜力。

电梯是建筑中用以垂直输送人员或货物的交通运输工具。随着城市发展建设，建筑物规模越来越大、人们生活品质要求越来越高，电梯也就被越来越多的使用，提高了人类的工作效率和生活水平。电梯属于特种设备，在使用过程中必须保证安全性，同时也需要满足乘坐舒适性、能耗、噪声等多方面的要求。

将磁流变技术与电梯技术相结合，既发挥了磁流变液材料的优良特性，又迎合了电梯安全技术发展的需求。国家鼓励电梯技术的发展，又狠抓电梯安全性能，如《电梯制造与安装安全规范》 GB7588-2003 规定：制动系统应具有一个机电式制动器（摩擦型）。此外，制动系统还可以装设其他制动装置。市场上电梯大量采用的电磁抱闸出现问题造成的事故屡见不鲜，而且在制动时发出很大的开合噪声，所以有必要研究一种能提高安全性和低噪音的辅助制动系统。

实用新型内容

本实用新型针对现有电梯单一抱闸制动安全性较低、工作时噪音大的缺点做出改进，即本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单且安全可靠的基于磁流变效应的电梯曳引离合制动系统及装置，在提高电梯安全性能的同时又可以改善乘坐舒适性，同时耐冲击、能耗低、噪音低，符合电梯智能化和绿色环保的要求。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案一是：一种基于磁流变效应的电梯曳引离合制动装置，包括磁流变液离合器、磁流变液制动器和控制器，所述磁流变液离合器的从动轴与磁流变液制动器的制动轴相连接，所述控制器控制磁流变液离合器和磁流变液制动器择一得电。

在进一步的技术方案中，所述磁流变液离合器和磁流变液制动器均为圆筒式结构。

在进一步的技术方案中，所述磁流变液离合器和磁流变液制动器内均设置有两匝沿轴向并排且所通电流方向相反的线圈，所述磁流变液离合器和磁流变液制动器在各匝线圈内侧对应设置有一个隔磁环。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案二是：一种基于磁流变效应的电梯曳引离合制动系统，包括如上所述的基于磁流变效应的电梯曳引离合制动装置，所述磁流变液离合器的主动轴与电梯电机的输出轴相连接，所述磁流变液制动器的制动轴与机电式制动器的输入轴相连接，所述控制器输入并分析电梯的传感器信号和继电器信号，所述控制器输出控制信号给直流电源模块，控制直流电源模块对磁流变液离合器和磁流变液制动器择一供电。

在进一步的技术方案中，所述直流电源模块是由电梯专用电源经整流器整流后供电。

在进一步的技术方案中，所述控制器独立或集成于电梯控制系统。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：在原有电梯的基础上，添加了两重安全保护，安全性大大提升；可以引入电梯不同的状态信号，进行简单可靠的逻辑运算，对电梯传动系统进行双重的安全保护控制；整体装置反应速度快，一般为几十毫秒级别，在最短的时间内反应，避免事故的发生；可以通过对控制器的编程实现不同的控制策略，方便地调节装置的整体性能和电梯整体的性能；装置的引入对原有的电梯系统只是添加性的改进，不需改变或破环原有结构；装置构成简单可靠，维护方便，由于磁流变液的优良特性使得装置具有传动平缓、冲击小、低噪音的优点。

附图说明

图1为基于磁流变效应的电梯曳引离合制动装置的结构图。

图1中：21.线圈；22.磁轭；23.隔磁环；24.磁流变液；25.密封圈；26.轴承；27.从动轴；28.从动轮；29.机壳；30.主动轮；31.主动轴；32.制动轮；33.定子机壳；34.制动轴；35.弹簧挡圈。

图2为基于磁流变效应的电梯曳引离合制动系统的原理图。

图2中：1.电梯专用电源；2.电梯电机；3.联轴器；4.磁流变液离合器；5.磁流变液制动器；6.机电式制动器；7.曳引轮；8.蜗轮；9.蜗杆；10.电梯对重；11.电梯轿厢；12.高速超速保护继电器信号；13.平层速度控制继电器信号；14.其他信号；15.直流电源模块；16.控制器；17.整流器；18.限位继电器信号；19.电机过热信号；20.电机编码器信号。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示并结合图2，一种基于磁流变效应的电梯曳引离合制动装置，包括磁流变液离合器4、磁流变液制动器5和控制器16，所述磁流变液离合器4的从动轴27通过联轴器3与磁流变液制动器5的制动轴34相连接，所述控制器16控制磁流变液离合器4和磁流变液制动器5择一得电。在图1中，左边为磁流变液离合器4，中间为联轴器3，右边为磁流变液制动器5，它们都采用筒形静止线圈结构，并一同固定在电梯的机座上。在设计时要保证，所述磁流变液离合器4的传递力矩大于电梯电机2的最大力矩，所述磁流变液制动器5的制动力矩大于机电式制动器6的制动力矩，所述磁流变液制动器5的制动力矩一般都要大于磁流变液离合器4的传递力矩。

在本实用新型一较佳实施例中，所述磁流变液离合器4和磁流变液制动器5均采用现有的圆筒式结构，即磁流变液离合器4的主动轮30和从动轮28以及磁流变液制动器5的制动轮32均呈圆筒状，磁流变液离合器4的主动轮30和磁流变液制动器5的制动轮32还都采用中空结构，减少了旋转部件的转动惯量，提高了装置整体的响应速度和传动性能。所述磁流变液离合器4和磁流变液制动器5内均设置有两匝沿轴向并排且所通电流方向相反的线圈21，所述磁流变液离合器4和磁流变液制动器5在各匝线圈21内侧对应设置有一个隔磁环23，确保磁感应线绕过隔磁环23在磁流变液24间隙中产生足够的磁感应强度。

在本实用新型一较佳实施例中，所述磁流变液离合器4主要由磁流变液24、磁轭22、线圈21、隔磁环23、主动轴31、主动轮30、从动轴27、从动轮28、机壳29、轴承26、密封圈25等组成，所述磁轭22固定于机壳29中间，所述线圈21缠绕于磁轭22上，所述隔磁环23设置于从动轮28上，所述主动轴31和从动轴27依次沿轴心线穿设于机壳29内，所述主动轮30固定安装在主动轴31上并位于从动轮28内，所述从动轮28固定安装在从动轴27上，所述磁流变液24密封于主动轮30和从动轮28之间。由磁流变液24的磁流变效应可知，在磁场作用下磁流变液24由液态转变成固态，其剪切屈服应力增大。因此，当线圈21通电产生磁场时，磁流变液离合器4处于接合状态，主动轮30与从动轮28进行动力传递，反之线圈21不通电，磁流变液24处于液态，无法传递力矩，磁流变液离合器4则处于分离状态，此时断开了力矩传递。

在本实用新型一较佳实施例中，所述磁流变液制动器5主要由磁流变液24、磁轭22、线圈21、隔磁环23、制动轴34、制动轮32、定子机壳33、轴承26、密封圈25、弹簧挡圈35等组成，所述磁轭22固定于定子机壳33中间，所述线圈21缠绕于磁轭22上，所述隔磁环23设置于磁轭22上，所述制动轴34沿轴心线穿设于定子机壳33内，所述制动轮32固定安装在制动轴34上且位于定子机壳33和磁轭22内，所述磁流变液24密封于制动轮32和定子机壳33之间、制动轮32和磁轭22之间。由磁流变液24的磁流变效应可知，在磁场作用下磁流变液24由液态转变成固态，其剪切屈服应力增大。因此，当线圈21通电产生磁场时，磁流变液制动器5处于制动状态，反之线圈21不通电时，磁流变液24处于液态，磁流变液制动器5则处于非制动状态。

在本实用新型一较佳实施例中，为了防止磁流变液24的泄露，该基于磁流变效应的电梯曳引离合制动装置的密封主要有两种方式：静密封和动密封。静密封在磁流变液离合器4的主、从动轮28和磁流变液制动器5的制动轮32的两侧螺栓紧固面上，两侧部件之间没有相互的运动，装配时在接触面涂以适量的胶水即可，靠近轴的静密封由于线速度较小处也可以使用O型密封圈密封。磁流变液离合器4的从动轮28和主动轴31以及磁流变液制动器5的制动轴34与定子机壳33存在相互运动的地方则使用唇形密封圈25进行动密封。

在本实用新型一较佳实施例中，该基于磁流变效应的电梯曳引离合制动装置的工作状态由电梯的工作状态决定，当电梯需要动力传递时，磁流变液离合器4通电，磁流变液制动器5不通电，动力顺利传递；当电梯需要制动时，磁流变液离合器4不通电，动力断开，与此同时磁流变液制动器5通电进行制动。综上所述，只需对两者的线圈21配置一个直流电源向不同的线圈21切换供电，通过控制电源对离合部分和制动部分的不同施加时间，就可以控制整个装置的传动状态，而且两个部分的协调工作可以加大电梯系统的整体可靠性，比如动力断开且同时制动，既保证没有动力输出，又保证轿厢不会在惯性作用下运动。

如图2所示，一种基于磁流变效应的电梯曳引离合制动系统，包括如上所述的基于磁流变效应的电梯曳引离合制动装置，所述磁流变液离合器4的主动轴31通过联轴器3与电梯电机2的输出轴相连接，所述磁流变液制动器5的制动轴34通过联轴器3与机电式制动器6（也称抱闸）的输入轴相连接，所述控制器16输入并分析电梯的传感器信号和继电器信号，所述控制器16输出控制信号给直流电源模块15，控制直流电源模块15对磁流变液离合器4和磁流变液制动器5择一供电。

在本实用新型一较佳实施例中，为了降低电源成本，该基于磁流变效应的电梯曳引离合制动装置只需一个电梯专用电源1供电，即直流电源模块15是由电梯专用电源1经整流器17整流后供电，经整流的直流电源在磁流变液离合器4和磁流变液制动器5之间切换供电，以保证一个时刻只有一个线圈21通电产生磁场；当然，所述直流电源模块15也可以由独立电源进行供电。所述机电式制动器6的输出轴带动电梯曳引机构，所述电梯曳引机构包括蜗杆蜗轮机构及其驱动的曳引轮7，所述蜗杆蜗轮机构带动电梯轿厢11和电梯对重10一上一下升降运动，磁流变液制动器5制动时，蜗杆蜗轮机构锁死。

在本实用新型一较佳实施例中，所述控制器16至少有一个，可以是微处理器、可编程逻辑控制器等。为了易于修改装置的相关参数、调整装置与系统的性能且具备很好柔性和适应性，所述控制器16独立于电梯控制系统，采集来自电梯的各类信号，进行处理、运算和逻辑判断，如设置信号的优先级、计算电机转速、电梯运行定向、判断继电器信号的逻辑关系，然后对装置电源进行控制并输出信号，决定通电时间、通电对象、通电电流大小等。只要控制器16能够以电梯的传感器信号和继电器信号为输入并进行计算判断、输出控制信号控制磁流变液离合器4和磁流变液制动器5的工作状态即可，万一出现停电则由机电式制动器6或蜗杆蜗轮机构锁死，防止轿厢运动，为电梯提供双重保护，保证电梯运行的安全性。当然，实际使用中的电梯都具备完善的运行逻辑，控制电梯各个部分安全、协调的工作，因此控制器16也可以集成于电梯控制系统，如电梯现有控制器输出的电机启停信号或是原有抱闸的动作信号就可以决定本电源向磁流变液离合器4或磁流变液制动器5通电，简单、可靠且直接，但不便修改装置的相关参数。

在本实用新型一较佳实施例中，所述控制器16输入的传感器信号包括电机过热信号19、电机编码器信号20（即电机转速信号）、轿厢速度信号和层门闭合信号等，所述控制器16输入的继电器信号包括高速超速保护继电器信号12、平层速度控制继电器信号13和限位继电器信号18等。所述控制器16分析电梯各个传感器和继电器的信号后做出判断，从而控制电源向磁流变液离合器4供电还是向磁流变液制动器5供电，决定电梯处于传动状态或是制动状态。例如，电机编码器信号20表示转速正常，电机无过热信号，各处速度和限位信号正常时，该基于磁流变效应的电梯曳引离合制动系统与原来的电梯一样正常切换传动或者制动。只要任意信号不正常时，控制器16反应出电梯不正常，并立即无条件地将直流电源切换给磁流变液制动器5，实现保护功能。

在本实用新型一较佳实施例中，该基于磁流变效应的电梯曳引离合制动方法如下：电梯电机2在通电后带动磁流变液离合器4的主动轮30转动，电梯运行时：通过控制器16使得磁流变液离合器4的线圈21通电、磁流变液制动器5的线圈21断电，此时磁流变液离合器4处于接合状态、磁流变液离合器4处于非制动状态，磁流变液离合器4的主动轮30带动从动轮28转动，磁流变液离合器4的从动轴27带动磁流变液制动器5的制动轴34转动，磁流变液制动器5的制动轴34通过机电式制动器6将力矩传递至电梯曳引机构；电梯停止时：通过控制器16使得磁流变液离合器4的线圈21断电、磁流变液制动器5的线圈21通电，此时磁流变液离合器4处于分离状态，磁流变液离合器4的主动轮30与从动轮28断开力矩传递，磁流变液制动器4处于制动状态，由于磁流变效应，磁流变液制动器5的定子机壳33通过磁流变液对制动轮32进行制动，磁流变液制动器5的制动轴34停止转动，电梯曳引机构锁死。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims

1.一种基于磁流变效应的电梯曳引离合制动装置，其特征在于：包括磁流变液离合器、磁流变液制动器和控制器，所述磁流变液离合器的从动轴与磁流变液制动器的制动轴相连接，所述控制器控制磁流变液离合器和磁流变液制动器择一得电。

2.根据权利要求1所述的基于磁流变效应的电梯曳引离合制动装置，其特征在于：所述磁流变液离合器和磁流变液制动器均为圆筒式结构。

3.根据权利要求2所述的基于磁流变效应的电梯曳引离合制动装置，其特征在于：所述磁流变液离合器和磁流变液制动器内均设置有两匝沿轴向并排且所通电流方向相反的线圈，所述磁流变液离合器和磁流变液制动器在各匝线圈内侧对应设置有一个隔磁环。

4.一种基于磁流变效应的电梯曳引离合制动系统，其特征在于：包括如权利要求1-3中任一项所述的基于磁流变效应的电梯曳引离合制动装置，所述磁流变液离合器的主动轴与电梯电机的输出轴相连接，所述磁流变液制动器的制动轴与机电式制动器的输入轴相连接，所述控制器输入并分析电梯的传感器信号和继电器信号，所述控制器输出控制信号给直流电源模块，控制直流电源模块对磁流变液离合器和磁流变液制动器择一供电。

5.根据权利要求4所述的基于磁流变效应的电梯曳引离合制动系统，其特征在于：所述直流电源模块是由电梯专用电源经整流器整流后供电。

6.根据权利要求4所述的基于磁流变效应的电梯曳引离合制动系统，其特征在于：所述控制器独立或集成于电梯控制系统。