CN206553018U - 一种非曳引式斜行电梯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种非曳引式斜行电梯，该斜行电梯包括：斜行轨道、支撑系统、驱动系统、控制系统、称重传感器、踏板、导向器、斜行支墩。所述支撑系统包括支撑架、支撑滑撬；所述驱动系统包括两对相同的定子和动子，定子沿所述斜行轨道连续敷设并与之固定；动子位于定子下方，与支撑架固定；所述控制系统包括第一变流器和第二变流器，它们分别与定子绕组和动子绕组相连；所述称重传感器置于支撑架和支撑滑撬之间；所述踏板与支撑架固定，在整个行驶过程中，踏板通过支撑系统沿所述斜行轨道滑行；所述导向器固定在支撑架的纵梁之内侧，并与斜行轨道的导向轨面接触。本实用新型无需曳引机和曳引绳，控制简单、运行安全、功耗小，安装、维护简便。

Description

一种非曳引式斜行电梯

技术领域

本实用新型涉及一种电梯，尤其是一种可在楼梯、舷梯和斜坡上运行的非曳引式斜行电梯，属于电梯领域。

背景技术

斜行电梯作为一种无障碍设施，主要使用在无垂直电梯大楼的楼道、车站、机场、船舶、地下通道等公共场所，用来运输人员或行李等货物，给人们带来了便利。

现有斜行电梯一般为曳引式，主要部件是曳引机和曳引钢丝绳，其工作原理是通过钢丝绳与曳引轮的摩擦力由曳引机驱动，使电梯运行，达到运输人员或货物的目的。现有技术中，斜行电梯结构较为复杂，不仅生产成本高，而且安装、维护不便，故障率高、能耗大。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于：针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种结构巧妙、控制简单、功耗小、安全系数高的斜行电梯，该电梯无需曳引机和曳引绳，安装、维护简便。

为了达到以上目的，本实用新型一种非曳引式斜行电梯，包括：斜行轨道、支撑系统、驱动系统、控制系统、称重传感器、踏板、导向器、斜行支墩。

所述斜行轨道含有定子面、侧面导向轨面、滑行轨面；所述斜行轨道与所述斜行支墩固定。

所述支撑系统包括支撑架、支撑滑撬；所述支撑架由横梁、纵梁、下支架组成；所述支撑滑撬与所述支撑架的横梁固定；该支撑滑撬与所述斜行轨道的滑行轨面接触。

所述驱动系统包括两对相同的定子和动子，分列于所述斜行轨道的两侧下方；所述定子含有定子铁心和定子绕组，所述定子绕组由A、B、C三相绕组组成；所述定子沿所述斜行轨道连续敷设，并与所述斜行轨道的定子面固定。

所述动子同轴位于所述定子下方，该动子与所述定子之间具有固定气隙；所述动子含有动子铁心和动子绕组，所述动子绕组为直流励磁绕组，所述动子与所述支撑架的下支架固定。

所述控制系统包括第一变流器和第二变流器，所述第一变流器与所述定子绕组相连，所述第二变流器与所述动子绕组相连；所述第一变流器为电流跟踪型逆变器，所述第二变流器为DC/DC斩波器。

所述称重传感器与所述支撑架的横梁固定，它置于所述支撑架的横梁和所述支撑滑撬之间。

所述踏板与所述支撑架的横梁固定；在整个行驶过程中，所述踏板通过所述支撑系统沿所述斜行轨道滑行。

所述导向器固定在所述支撑架的纵梁之内侧，并与所述斜行轨道的导向轨面接触，以确保电梯运行方向正确；所述导向器为滑轮。

所述斜行支墩固定在楼梯、舷梯或斜坡上。

本实用新型的有益效果是：

1)无需曳引机和钢丝绳，结构巧妙、控制简单、运行稳定、安全系数高，安装、维护简便。

2)虽然是固定接触，但通过动态调节动子励磁电流，使得在垂直于轨道方向上的合力始终为零，从而达到电梯在运行中与轨道无摩擦的效果；同时由于定子、动子之间的气隙小，使得电梯自重轻、成本低、有效载荷大、功耗大大降低。

3)在遇到紧急情况时，通过降低动子励磁电流，使得电磁力变小，即可增加电梯与轨道之间的摩擦力，达到迅速而平稳地制动的目的。

附图说明

图1为本实用新型非曳引式斜行电梯的结构示意图。

图2为本实用新型非曳引式斜行电梯的结构侧视图。

图3为本实用新型非曳引式斜行电梯的力学分析示意图。

图4为本实用新型非曳引式斜行电梯的定动子之间的力学分析示意图。

图5为控制系统结构框图。

图中标号：1-斜行轨道，11-斜行轨道的定子面，12-斜行轨道的导向轨面，13-斜行轨道的滑行轨面；2-定子，20-定子铁心，21-定子绕组，22-速度、加速度曲线预设模块，23-牵引力给定值计算模块，24-定子绕组电流给定值计算模块，25-第一变流器；3-动子，30-动子铁心，31-动子励磁绕组，32-PI调节器，33-动子绕组初始励磁电流给定值计算模块，34-第二变流器；4-支撑架，41-支撑架横梁，42-支撑架纵梁，43-支撑架下支架；5-称重传感器；6-支撑滑撬；7-踏板，71-踏板承重面；8-导向器；9-斜行支墩。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步详细说明。

如附图1所示，本实用新型非曳引式斜行电梯包括：斜行轨道1、支撑系统、驱动系统、控制系统、称重传感器5、踏板7、导向器8、斜行支墩9。

本实用新型非曳引式斜行电梯的线路轨道包括斜行轨道1、斜行支墩9，其作用是引导电梯前进方向，同时承受电梯载荷并将之传至支墩9。斜行轨道1含有定子面11(用于固定定子2)、侧面导向轨面12(与导向器8接触以控制电梯运行方向)、滑行轨面13(用于支承踏板7上的人或货物)及其固定辅件，斜行轨道1安装固定在支墩9的上方。

斜行电梯的驱动系统包括两对相同的定子2和动子3，每对定子2和动子3同轴相对，两者之间具有固定气隙δ(如图4所示)，且动子3位于定子2的下方。定子2为长定子，沿整个线路敷设在斜行轨道1的两侧下方，与动子3构成长定子直线同步电机，既用于牵引也用于制动。其工作原理是：定子三相绕组21输入三相交流电后产生直线移动磁场，电磁推力将电梯吸引推动向前。

斜行电梯的支撑系统包括支撑架4、支撑滑撬6；支撑架4由一个横梁41、两个纵梁42、两个下支架43组成；在支撑架横梁41左右两边的下方各固定安装有一个称重传感器5和一个支撑滑撬6。

支撑滑撬6与斜行轨道1的滑行轨面13接触，且在整个运行过程中，均保持接触，在特殊情况下，支撑滑撬6利用其与轨道的摩擦力进行紧急制动，承受电梯载荷并将之传至斜行支墩9。

称重传感器5置于支撑架横梁41和支撑滑撬6之间，控制系统根据称重传感器5测得的电梯载荷垂直于斜行轨道上的分量mgcosθ，实时调节动子绕组的励磁电流，使得励磁电流产生的电磁吸力f＝mgcosθ，即电磁力抵消了电梯载荷重力，则电梯施加在线路轨道滑行轨面13上的作用力等于零，从而电梯与线路轨道之间的摩擦力也为零，达到无摩擦效果。

两个动子3分别固定在支撑架4的左右两个下支架43上。每个动子3由动子铁心30和动子绕组31构成，动子绕组31为直流励磁绕组。

斜行电梯的踏板7固定在支撑架横梁41的上方。如图2、图3所示，踏板7为直角三角体，与斜行轨道1同宽，它的一个锐角与楼梯或斜坡的坡度角θ相同，确保其承重面71与地面平行。在整个运行过程中，踏板7及其承载物通过支撑系统与线路轨道接触，且沿斜行轨道1滑行。

两个导向器8对称地固定在支撑架4的左右两个纵梁42之内侧，并与斜行轨道的导向轨面12接触，以确保电梯运行方向正确；导向器8为滑轮。

斜行支墩9固定在楼梯、舷梯或斜坡上。

图3为本实用新型非曳引式斜行电梯的力学分析示意图，图中电梯载荷mg分为两个分量：垂直于斜行轨道1的分量f_y＝mgcosθ和平行于斜行轨道1的分量f_x＝mgsinθ(其中θ为楼梯、舷梯或斜坡的坡度角)，f为动子3通电以后产生的与f_y方向相反的电磁力，F_x为电梯牵引力，F_y为电梯垂直作用于斜行轨道1方向上的合力。

则电梯在平行于斜行轨道1方向上的运动方程为：

F_x-f_x-f_m＝ma (1)

式中，f_m为摩擦力，且有f_m＝k₁F_y，k₁为摩擦系数。

而电梯垂直作用于斜行轨道1方向上的合力F_y为：

F_y＝f_y-f＝mgcosθ-f (2)

图4为本实用新型斜行电梯的定动子之间的力学分析示意图，图中δ为定子2与动子3之间的气隙，f为动子3通电以后产生的与f_y方向相反的电磁力，且有：

式中，μ₀为真空磁导率，N为动子绕组31的匝数，S为动子铁心30的磁极表面有效面积，i_f为动子绕组31的励磁电流。

由式(3)可知，通过调节动子绕组31的励磁电流i_f，就可以改变电磁力f的大小，从而根据式(2)，就可以控制合力F_y的大小，当使f＝f_y＝mgcosθ时，F_y＝0，即称重传感器5的输出为0，此时由f_m＝k₁F_y可知，摩擦力f_m也为0，因而由式(1)可得此时电梯在平行于斜行轨道1方向上的运动方程为：

F_x-mgsinθ＝ma (4)

如图5所示，实现本实用新型斜行电梯的控制系统由速度、加速度曲线预设模块22，牵引力计算模块23，定子绕组给定电流计算模块24，第一变流器25和PI调节器32，动子绕组励磁电流计算模块33，第二变流器34以及称重传感器5构成。

牵引力计算模块23的输入端分别连接速度、加速度曲线预设模块22的输出端和称重传感器5的输出，牵引力计算模块23的输出端连接定子绕组给定电流计算模块24，定子绕组给定电流计算模块24的输出端连接第一变流器25，第一变流器25的输出端连接定子绕组21。

动子绕组励磁电流计算模块33的输入端连接PI调节器32的输出端，动子绕组励磁电流计算模块33的输出端连接第二变流器34，第二变流器34的输出端连接动子绕组31。

当电梯乘客站到或货物放到踏板7上后，在电梯运行前，此时称重传感器5测得的F_y为电梯载荷垂直于斜行轨道上的分量f_y＝mgcosθ(如图3所示)，记为F_y(0)，令初始磁吸力给定值f₀ ^*＝F_y(0)，将f₀ ^*输入至动子绕组初始励磁电流计算模块33得到动子绕组初始励磁电流给定值i_f0 ^*，将此动子绕组励磁电流给定值i_f0 ^*经第二变流器34得到动子绕组初始励磁电流i_f0，从而使得踏板7与斜行轨道1之间的摩擦力f_m为0。此时电梯处于运行准备好状态。

与此同时，将此F_y(0)输入至牵引力计算模块23得到牵引力F_x ^*给定值，将此牵引力F_x ^*给定值输至定子绕组给定电流计算模块24，得到定子绕组电流直轴分量、交轴分量的给定值i_d ^*、i_q ^*，将此定子绕组电流给定值i_d ^*、i_q ^*输至第一变流器25。

电梯启动运行后，将电梯垂直作用于斜行轨道1方向上的合力给定值F_y ^*与称重传感器5实时检测到的实际合力F_y之差经过PI调节器32得到动子绕组励磁电流给定值i_f ^*，将此动子绕组励磁电流给定值i_f ^*输至第二变流器34。

上述控制系统通过合力给定值与实际检测到的合力值之差经PI调节器输出的动子绕组励磁电流给定值来控制动子绕组励磁电流，实现了电梯垂直作用于斜行轨道1方向上的合力的闭环控制；再通过给定速度、加速度曲线，和实际测得的载荷，得到牵引力的给定值，以此控制定子绕组输入电流，最终实现了电梯速度、加速度的闭环控制。

Claims (2)

1.一种非曳引式斜行电梯，其特征在于：包括：斜行轨道(1)、支撑系统、驱动系统、控制系统、称重传感器(5)、踏板(7)、导向器(8)、斜行支墩(9)；所述斜行轨道(1)与所述斜行支墩(9)固定，该斜行轨道(1)含有定子面(11)、侧面导向轨面(12)、滑行轨面(13)；所述支撑系统包括支撑架(4)、支撑滑撬(6)，所述支撑架(4)由横梁(41)、纵梁(42)、下支架(43)组成，所述支撑滑撬(6)与所述支撑架(4)的横梁(41)固定，该支撑滑撬(6)与所述斜行轨道(1)的滑行轨面(13)接触；所述驱动系统包括两对相同的定子(2)和动子(3)，分列于所述斜行轨道(1)的两侧下方；所述定子(2)含有定子铁心(20)和定子绕组(21)，所述定子绕组(21)由A、B、C三相绕组组成；所述定子(2)沿所述斜行轨道(1)连续敷设，并与所述斜行轨道(1)的定子面(11)固定；所述动子(3)同轴位于所述定子(2)下方，动子(3)含有动子铁心(30)和动子绕组(31)，所述动子绕组(31)为直流励磁绕组，所述动子(3)与所述支撑架(4)的下支架(43)固定；所述控制系统包括第一变流器(25)和第二变流器(34)，所述第一变流器(25)与所述定子绕组(21)相连，所述第二变流器(34)与所述动子绕组(31)相连；所述称重传感器(5)与所述支撑架(4)的横梁(41)固定，它置于所述支撑架(4)的横梁(41)和支撑滑撬(6)之间；所述踏板(7)与所述支撑架(4)的横梁(41)固定，在整个行驶过程中，所述踏板(7)通过所述支撑系统沿所述斜行轨道(1)滑行；所述导向器(8)固定在所述支撑架的纵梁(42)之内侧，并与斜行轨道(1)的导向轨面(12)接触。

2.根据权利要求1所述的非曳引式斜行电梯，其特征在于：所述导向器(8)为滑轮。