CN204024381U - 磁悬浮无支撑智能控制旋转门 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于旋转门技术领域，具体而言，涉及一种磁悬浮无支撑智能控制旋转门；所述旋转门包括支架、旋转组件、驱动系统及智能控制系统，所述立柱上部设有上层外圈轨道及下层外圈轨道，所述上层外圈轨道设有上永磁体，下层外圈轨道设有下永磁体，上永磁体及下永磁体之间具有悬浮空间；所述主轴上部设有旋转门上圈体，所述旋转门上圈体边缘处设有中间组合磁体，所述中间组合磁体置于悬浮空间内。旋转门在竖直方向悬浮起来，具有水平方向自校正位置的功能，同时也可以调整旋转门的高度，应用转矩转速传感器能准确判断发生的夹人事故，控制反向转动，以便被夹人或物从夹缝中逃脱，具有极高的安全性。

Description

磁悬浮无支撑智能控制旋转门

技术领域

本实用新型属于旋转门技术领域，具体而言，涉及一种磁悬浮无支撑智能控制旋转门。

背景技术

在建筑物智能化过程中，自动旋转门是重要的一环。旋转门的门体往往采用轴承支撑，即使采用磁悬浮将门体支撑起来，也离不开中心轴承限制门体径向自由度。长期的摩擦会造成自动旋转门使用寿命降低，噪声大，维护费用高等一系列问题。所以完全的无支撑无摩擦自动旋转门具有重要意义。

另外，自动旋转门的安全防护系统普遍采用红外传感器、接近开关等设备间接的检测是否有人被夹，然而红外传感器常常出现误判断，甚至失灵却无法得知，从而导致出入旋转门的人员受伤，这种间接的检测方式往往不能保证旋转门的安全性。

2007年3月14日公开的公告号为CN 1928313的中国发明专利说明书公开了一种磁悬浮弧形电机自动两翼旋转门，该装置在立柱上安装外圈轨道和幅撑，外圈轨道上安装有两层永磁体，旋转内圈上装有永磁体和电磁体，并位于外圈轨道上两层永磁体的中间，通过磁悬浮力使旋转门体悬浮，以弧形电机驱动门体转动。这种装置需要定心轴承来限制旋转门运动部分的径向自由度，所以并没有做的完全的无支撑，仍然在长期的摩擦后会造成自动旋转门使用寿命降低，噪声大，需要进行大量维护；弧形电机运行发热问题也没有得到很好处理；且其并没有设立制动装置，在遇到夹人事件时不能及时作出合理控制，故安全性能差；另外，其并没有隔离磁场对人体的影响。

自动旋转门作为智能楼宇的重要部分，对其运行状态的实时监控可以有效保证楼宇安全，尤其是建筑物安装了多个自动旋转门的情况下，对多个自动旋转门的集中监控显得尤为重要。

故此公知技术具有下列缺点：

1、径向自由度不可调；

2、安全性低；

3、制动能力差；

4、具有磁场辐射；

5、不具有集中控制。

实用新型内容

为有效解决上述问题，本实用新型提出一种磁悬浮无支撑智能控制旋转门，以实现智能控制、集中监控、安全防护以及门体完全磁悬浮的自动旋转门。

一种磁悬浮无支撑智能控制旋转门，所述旋转门包括支架、旋转组件、步进电机及核心控制器，所述支架由底盘、两个立柱及顶层构成，两个立柱一端对应固定在底座的两侧，两个立柱的另一端固定顶层，旋转组件包括门翼及主轴，所述门翼固定在主轴上，所述驱动系统设置在主轴上侧，所述核心控制器固定在顶层上，并连接步进电机；

所述立柱上部设有上层外圈轨道及下层外圈轨道，所述上层外圈轨道处在下层外圈轨道上方，所述上层外圈轨道设有上永磁体，下层外圈轨道设有下永磁体，所述上永磁体与下永磁体位置对应，且上永磁体及下永磁体之间具有悬浮空间；

所述主轴上部设有旋转门上圈体，所述旋转门上圈体边缘围设有中间悬浮磁体，所述中间悬浮磁体悬浮于悬浮空间内，中间悬浮磁体可实现水平方向自校正。

进一步地，所述中间悬浮磁体上部为组合磁体，下部为中间下层永磁体，其中组合磁体由永磁体及电磁体间隔设置组成，组合磁体截面为长方形，所述中间下层永磁体截面为“V”形，所述下永磁体为与中间下层永磁体形状对应的“V”形；

进一步地，所述主轴顶端设有转矩转速传感器，所述转矩转速传感器通过逻辑连接方式连接在核心控制器上，所述核心控制器还连接有温度传感器及红外传感器；

进一步地，所述步进电机包括转子机构、定子机构及隔离防护层，所述转子机构设置在旋转门上圈体上侧，所述定子机构设置在顶层下侧的外圈上，所述隔离防护层设置在下层外圈轨道下侧；

进一步地，所述转子机构上均匀分布多个转子齿，定子机构包括五对定子，所述每个定子上均设有多个定子齿，所述每个定子上还设有线圈绕组，所述线圈绕组相互连接，并通过引线连接在核心控制器上；

进一步地，所述步进电机还设有散热单元，散热单元固定在顶层的外圈上，所述散热单元由直流电机和风扇组成，所述直流电机连接核心控制器；

进一步地，所述旋转门上圈体下侧设有滚轮；

一种磁悬浮无支撑智能控制旋转门制动装置，所述制动装置应用于上述的磁悬浮无支撑智能控制旋转门上，所述制动制动装置包括制动蹄、制动蹄回位弹簧、制动鼓、支撑销及吸合电磁铁，所述制动蹄回位弹簧一端、支撑销及吸合电磁铁分别通过制动蹄固定座、支撑销固定座及吸合电磁铁固定座固定在立柱上，所述制动蹄固定制动蹄回位弹簧的另一端，所述制动鼓设置在旋转门上圈体边缘处的上侧，制动蹄为半圆形，其中制动蹄一端连接在支撑销上，另一端对应吸合电磁铁，所述制动蹄内侧设有摩擦片，所述吸合电磁体连接核心控制器。

本实用新型的有益效果：旋转门在竖直方向上可悬浮起来，具有水平方向自校正位置的功能，同时还可以通过调整流入电磁铁的电流调整旋转门的高度，应用转矩转速传感器可以准确判断发生的夹人事故，并在上位机准确控制使旋转门反向转动一定角度，以便被夹人或物从夹缝中逃脱，具有极高的安全性；同时本发明的旋转门具有极高的制动能力。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构的主视图；

图2为图1在A-A向的剖视图；

图3为图2的B-B的剖视图；

图4为本实用新型的步进电机结构驱动系统的示意图；

图5为本实用新型的制动装置的示意图；

图6为本实用新型的驱动系统散热结构的示意图；

图7为本实用新型的隔离层安装示意图；

图8为本实用新型的球形滚轮示意图；

图9为本实用新型的集中监控以太网通信网络图；

图10为本实用新型的集中监控串口通信网络图；

图11为本实用新型的核心控制器电气连接图；

图中所示，附图标记清单如下：

1底盘、2立柱、3顶层、4主轴、5门翼、6旋转门上圈体、7核心控制器、8转矩转速传感器、9滚轮、10风扇、11小型直流电机、12支撑连接块、13隔离层、21上层外圈轨道、22下层外圈轨道、23上永磁体、24下永磁体、25，组合磁体、26中间下层永磁体、31外圈、32定子机构、33定子齿、34线圈绕组、35转子机构、36转子齿、37隔离套、38绕组引线端子、41制动蹄、42摩擦片、43制动鼓、44制动蹄固定块、45制动蹄回位弹簧、46支撑销、47支撑销固定座、48吸合电磁铁、49吸合电磁铁固定座、410吸合永磁铁。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语 “相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一、如附图1所示，本发明包括底盘1、立柱2、顶层3、主轴4及门翼5，所述底盘1为整个磁悬浮无支撑智能控制旋转门的载体，安装在需要安装旋转门的地方，可以保证整个磁悬浮无支撑智能控制旋转门的整体性和平稳性，也使得旋转门具体一定的独立性，便于安装和维护，底盘1为圆盘状，所述立柱2为圆弧形，立柱2的数量为两个，两个立柱2的一端对应的固定在底盘1的两侧，所述顶层3固定在两个立柱2的另一端；所述顶层3上安装有核心控制器7，所述门翼5固定在主轴4上，所述门翼5及主轴4悬浮在底盘1、立柱2及顶层3所构成的空间中。

所述两个立柱2的上部设有有上层外圈轨道21及下层外圈轨道22，所述上层外圈轨道21处在下层外圈轨道22的上方，上层外圈轨道21及下层外圈轨道22位置对应，且整体均为圆形状，所述上层外圈轨道21的下侧设有上永磁体23，所述下层外圈轨道22的上侧设有下永磁体24，所述下永磁体24截面为“V”形状，所述上永磁体23与下永磁体24之间具有一悬浮空间。

所述主轴4顶端设有旋转门上圈体6，所述旋转门上圈体6为圆盘状，所述旋转门上圈体6边缘设有中间悬浮磁体，所述中间悬浮磁体为整体为圆形，所述中间悬浮磁体上部为组合磁体25，组合磁体25由永磁体及电磁体相间隔设置组成，电磁体连接供电系统，中间悬浮磁体下部为中间下层永磁体26，所述中间组合磁体的上部截面为长方形，所述下部的截面为“V”形。

所述中间悬浮磁体置于悬浮空间内，其中下永磁铁24与中间下层永磁体27极性相同，产生向上的斥力；上永磁体23与组合磁体的永磁体及电磁体的极性相反，产生向上的吸力。吸力与斥力二者合力使得中间悬浮磁体悬浮起来，同时旋转门上圈体6带动主轴4及门翼5悬浮起来，这样通过对中间悬浮磁体向上吸引力及斥力，保证了旋转门的主轴4及门翼5整体在竖直方向上可以悬浮起来，因门翼5固定在主轴4上，使得门翼5旋转时，不会与主轴4产生相对转动，既不会产生摩擦，同时又通过下永磁体24及中间下层永磁体26的“V”形状，使得产生的斥力与水平方向具有一定角度，且由两边向中间汇聚，足以保证了旋转门具有水平方向自校正位置的功能，同时所述电磁体通过逻辑连接方式连接核心控制器7，核心控制器7可控制通过电磁体的电流，所述操作者可以通过调整流入电磁体的电流改变中间组合体磁体的磁力大小，进一步调整旋转门的高度。

所述顶层3下侧设有外圈31，所述外圈31上设有定子机构32，定子机构32为圆形状，内侧设有定子齿33，定子机构32上有序缠绕有线圈绕组34，线圈绕组34通过绕组引线连接在核心控制器7上，所述旋转门上圈体6上侧设有转子机构35，所述转子机构35为圆盘形，圆盘边侧设有转子齿36，所述定子机构32及转子机构35平行相对，所述定子齿33与转子齿36位置相对，并存在一定空隙，上述定子机构32及转子机构35构成了步进电机，即为驱动系统，其驱动原理为步进电机驱动原理，所述顶层3设有隔离套37，隔离套37将驱动系统隔离，可以有效降低步进电机机构驱动系统对传感器信号的干扰以及噪声污染。所述在顶层3还设有散热结构，所述散热结构由风扇10及小型直流电机11组成。

进一步解释驱动系统工作原理，定子机构32安装在外圈31上，包括五对定子A、B、C、D、E，即五相。每对定子相互对应，每个定子上均匀分布有5个定子齿33，且有序缠绕线圈绕阻34，每对定子的线圈绕阻34相互连接，且由一绕阻引线引出，即十线制。转子机构35上均匀分布有48个转子齿36。整个步进电机结构驱动系统构成一个五相十线步进电机，绕阻引线一端为绕组引线端子38，绕组引线端子通过步进电机机构控制线与步进电机驱动器相连，步进电机驱动器在核心控制器7控制电路的控制下，实现对步进电机结构驱动系统的控制。其控制原理与步进电机控制原理类似，即将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移，脉冲的数量决定了旋转的总角度，脉冲的频率决定了转速，改变线圈绕阻的通电顺序可以改变旋转的方向。其单拍和单双拍控制步距角分别为1.5°和0.75°，转子机构实现转动，带动旋转门上圈体转动，进一步带动主轴及门翼转动，实现工作运行。

在转子机构35下侧的主轴4处设有转矩转速传感器8，其输出转速和转矩两个信号。旋转门主轴4通过驱动系统驱动实现转动，具体说，旋转门主轴4连同门翼5为负载，转子机构35为动力源，磁悬浮无支撑智能控制旋转门正常运行状态下，负载没有变化，转矩转速传感器8输出转矩信号变化很小；当发生夹人或夹物事件时，负载会变大，转矩转速传感器8输出转矩信号变化很大，由此信号核心控制器31可以判断发生了夹人事故，立即控制驱动系统停止转动，并缓慢反向转动，以便被夹人或物从夹缝中逃脱。所以转矩转速传感器21可以准确实现了防夹功能，极大提高了旋转门的安全性。

如图所示，本实用新型还包括一个制动装置，所述制动装置包括制动蹄41、摩擦片42、制动鼓43、制动蹄固定块44、制动蹄回位弹簧45、支撑销46、支撑销固定座47、吸合电磁铁48、吸合电磁铁固定座49和吸合永磁铁410。所述制动蹄固定块44、支撑销固定座47和吸合电磁铁固定座49安装在立柱2上，制动蹄41、支撑销46和吸合电磁铁48分布安装在制动蹄固定块44、支撑销固定座47和吸合电磁铁固定座49上。制动蹄41与支撑销46连接，可以绕支撑销46做小幅度转动，制动蹄回位弹簧45连接在制动蹄固定块44与制动蹄41之间。制动蹄41上贴有摩擦片42，制动蹄41和摩擦片42末端装有吸合永磁铁410。摩擦片42与制动鼓43之间有制动间隙。吸合电磁铁48由核心控制器7控制。

核心控制器7可以控制吸合电磁铁48通断电，断电情况下，制动蹄回位弹簧45作用在制动蹄41上的弹力与，吸合电磁铁48作用在吸合永磁铁410上的磁力相互抵消，可以保证摩擦片42与制动鼓43之间的制动间隙。通电情况下，吸合电磁铁48作用在吸合永磁铁410上的磁力增大，使得摩擦片42与制动鼓43之间没有制动间隙，则摩擦片42与制动鼓43的摩擦力可以实现制动。

核心控制器7可以控制吸合电磁铁48的磁力，当核心控制器7接收到转矩转速传感器8转速信号大，核心控制器7控制吸合电磁铁48的线圈的通电电流增大，吸合电磁铁48作用在吸合永磁铁410上的磁力也变大，制动效果强。当核心控制器7接收到转矩转速传感器8转速信号小，核心控制器7控制吸合电磁铁48的线圈的通电电流变小，吸合电磁铁48作用在吸合永磁铁410上的磁力也变小，以低能耗实现制动。

如图8所示，为了防止自动门使用时间过长导致永磁铁的磁力下降，磁力降低导致旋转门下落，使得旋转门无法正常工作。在旋转门上圈体6下方安装有滚轮9，旋转门在正常工作情况下，滚轮9与下层外圈轨道22之间有间隙；当旋转门下落时，滚轮9与下层外圈轨道22接触，为旋转门提供支撑力，保证旋转门正常工作。

为降低电磁对人体的伤害干扰，在下层外圈轨道22下安装有隔离防护层，隔离防护层包括支撑连接块12和隔离层13。支撑连接块12安装在立柱2上，隔离层13安装在支撑连接块12上。为方便安装，隔离层13设凸出，支撑连接块12设有与其对应的凸出，通过螺钉将凸出扣合固定。

所述核心控制器包括控制电路、通信电路和步进电机驱动器。核心控制器外围接有转矩转速传感器、温度传感器、红外传感器、步进电机结构驱动系统、小型直流电机和吸合电磁铁。转矩转速传感器用于检测旋转门主轴4的转矩和转速，温度传感器用于检测步进电机结构驱动系统的运行温度，红外传感器用于检测是否有人通过旋转门，传感器节点可以保证其他传感器的接入。传感器、核心控制器、步进电机结构驱动系统、小型直流电机和吸合电磁铁构成了闭合控制系统。转速信号反馈控制吸合电磁铁在制动时的通电电流；温度信号反馈控制小型直流电机的转速；红外传感器信号反馈控制步进电机结构驱动系统的转速；转矩信号反馈控制制动系统和步进电机结构驱动系统。

如图9所示，本实用新型还提供一种集中监控系统，所述集中监控系统包括上位机14，核心控制器7、以太网15和以太网交换机16，这种方式为以太网通信监控模式。其中上位机14可以选择PC机、触摸屏、工控机以及服务器等设备。核心控制器7作为下位机，可以选择单片机、PLC、PAC以及运动控制器等设备。上位机14与核心控制器7通过以太网15实现通信，多个上位机与多个核心控制器通过以太网交换机16实现以太网通信。核心控制器7需要配有以太网通信模块。

集中监控也可以采用串口通信方式实现，包括上位机14，核心控制器7和串行总线17，这种方式为串口通信监控模式。其中上位机14可以选择PC机、触摸屏、工控机以及服务器等设备。核心控制器7作为下位机，可以选择单片机、PLC、PAC以及运动控制器等设备。多个上位机14与多个核心控制器7通过串行总线17实现串口通信。核心控制器7需要配有串口通信模块。

本实用新型的磁悬浮无支撑智能控制旋转门第二实施例，本实施例与前述第一实施例部分结构相同，故在此不再赘述，惟本实施例与前述第一实施例的不同处为所述中间悬浮磁体的中上部的截面为长方形，所述下部的截面为倒梯形，所述下永磁体24截面也为倒梯形，其下永磁体24与中间组合磁体对应设置。

本实用新型的磁悬浮无支撑智能控制旋转门第三实施例，本实施例与前述第一实施例部分结构相同，故在此不再赘述，惟本实施例与前述第一实施例的不同处为本实施例更具有触摸传感器，所述触摸传感器设置在门翼5上，并且触摸传感器连接核心控制器7，当用户触摸触摸传感器时，触摸传感器发送启动信号给核心控制器7，核心控制器7接收启动信号后，控制驱动系统进行驱动旋转门旋转工作，用户通过旋转门，本实施例具体解决当红外传感器失效接收不到用户进入旋转门的信号时，用户可通过触摸传感器启动旋转门。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。 

Claims (8)

1.一种磁悬浮无支撑智能控制旋转门，所述旋转门包括支架、旋转组件、步进电机及核心控制器(7)，所述支架由底盘(1)、两个立柱(2)及顶层(3)构成，两个立柱(2)一端对应固定在底盘(1)的两侧，两个立柱(2)的另一端固定顶层(3)，旋转组件包括门翼(5)及主轴(4)，所述门翼(5)固定在主轴(4)上，所述步进电机设置在主轴(4)上侧，所述核心控制器(7)固定在顶层(3)上，并连接步进电机，其特征在于： 

所述立柱(2)上部设有上层外圈轨道(21)及下层外圈轨道(22)，所述上层外圈轨道(21)处在下层外圈轨道(22)上方，所述上层外圈轨道(21)设有上永磁体(23)，下层外圈轨道(22)设有下永磁体(24)，所述上永磁体(23)与下永磁体(24)位置对应，且上永磁体(23)及下永磁体(24)之间具有悬浮空间； 

所述主轴(4)上部设有旋转门上圈体(6)，所述旋转门上圈体(6)边缘围设有中间悬浮磁体，所述中间悬浮磁体悬浮于悬浮空间内。 

2.根据权利要求1所述的旋转门，其特征在于，所述中间悬浮磁体上部为组合磁体(25)，下部为中间下层永磁体(26)，其中组合磁体(25)由永磁体及电磁体间隔设置组成，组合磁体(25)截面为长方形，所述中间下层永磁体(26)截面为“V”形，所述下永磁体(24)为与中间下层永磁体(26)形状对应的“V”形。 

3.根据权利要求1所述的旋转门，其特征在于，所述主轴(4)顶端设有转矩转速传感器(8)，所述转矩转速传感器(8)连接核心控制器(7)上，所述核心控制器(7)还连接有温度传感器及红外传感器。 

4.根据权利要求1所述的旋转门，其特征在于，所述步进电机包括转子机构(35)、定子机构(32)及隔离防护层，所述转子机构(35)设置在旋转门上圈体(6)上侧，所述定子机构(32)设置在顶层(3)下侧的外圈(31)上，所述隔离防护层设置在下层外圈轨道(22)下侧。 

5.根据权利要求4所述的旋转门，其特征在于，所述转子机构(35)上均匀分布多个转子齿(36)，定子机构(32)包括五对定子，所述每个定子上均设有多个定子齿(32)，所述每个定子上还设有线圈绕组(34)，所述线圈绕组(34)相互连接，并通过引线连接在核心控制器(7)上。 

6.根据权利要求5所述的旋转门，其特征在于，所述步进电机还设有散热单元，散热单元固定在顶层(3)的外圈(31)上，所述散热单元由直流电机和风扇组成，所述直流电机连接核心控制器(7)。 

7.根据权利要求1所述的旋转门，其特征在于，所述旋转门上圈体(6)下侧设有滚轮(9)。 

8.根据权利要求1所述的旋转门，其特征在于，所述旋转门还包括制动装置，所述制动装置包括制动蹄(41)、制动蹄回位弹簧(45)、制动鼓(43)、支撑销(46)及吸合电磁铁(48)，并且制动蹄(41)、制动蹄回位弹簧(45)、制动鼓(43)、支撑销(46)及吸合电磁铁(48)处在同一平面上，所述制动蹄回位弹簧(45)一端、支撑销(46)及吸合电磁铁(48)分别通过制动蹄固定块(44)、支撑销固定座(47)及吸合电磁铁固定座(49)固定在立柱(2)上，所述制动蹄(41)固定在制动蹄回位弹簧(45)的另一端，所述制动鼓(43)设置在旋转门上圈体(6)边缘处的上侧，制动蹄(41)为半圆形，其中制动蹄(41)一端连接在支撑销(46)上，另一端对应吸合电磁铁(48)，所述制动蹄(41)内侧设有摩擦片(42)，所述吸合电磁体(48)连接核心控制器(7)。