CN210944455U - 一种直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯，涉及电梯技术领域。包括轿厢、直线导轨、供电装置、电机以及控制器，电梯井壁内固定设置有直线导轨，直线导轨上可滑动设置有轿厢；供电装置包括供电导轨和弹性电刷，电梯井壁内垂直固定设置有供电导轨。轿厢上固定设置有弹性电刷，弹性电刷与供电导轨相互匹配对应。电机为直线开关磁阻电机，直线开关磁阻电机包括定子和动子，定子沿着直线导轨的长度方向固定设置在电梯井壁内。动子固定设置在轿厢上，定子与动子相互匹配对应，该动子能够在定子内滑动。轿厢的顶部和底部分别固定设置有锁扣装置，二者能够相互锁定扣紧。本实用新型成本低廉，分体式定子嵌入墙体，结构安全可靠。

Description

一种直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯

技术领域

本实用新型涉及电梯技术领域，特别涉及一种直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯。

背景技术

随着地表高层建筑的普及以及地下深矿的开采，轿厢的所需进行的高度范围不断扩大，普通的钢丝拽引式电梯结构的缺点逐渐显现：电梯井占据很大建筑空间，却因拽引钢丝存在，只能有一台轿厢工作，产生工作效率低，乘客等待时间长的问题；牵引钢丝受到其自重的影响，存在一个牵引极限高度，当达到此高度后，无法完成牵引工作，超高层的建筑电梯应用受到限制。

近年来，广大学者对于直线电机在无绳电梯的应用提出了很多的方法，如：专利CN102153008A，公开了一种用于无绳电梯的直线电机布置方法，采用两台双边结构的“U”型直线电机作为电梯的驱动源，布置于轿厢的一侧或者两侧，构成“背包”式或者平衡式结构的无绳电梯。两台“U”型直线电机轴线之间的夹角可以是0°到360°之间的任意角度，且“U”型直线电机的上下气隙g1≤g2。该电机布置方法，双“U”型永磁直线电机抑制了电梯运动部分所承受的法向吸引力，降低了无绳电梯安装基础、轿厢、定位和制动装置的机械强度，减轻了电梯运动部分的重量，提高了有效载荷。其提出采用U型永磁体，双边气隙及“背包式”结构以克服运动中存在的侧倾问题，但仍存在以下问题：1、采用永磁电机，无论初级或者次级采用永磁体结构，则另外一个必须采用铜绕组结构，永磁体和铜的价格均不菲，大量稀土或铜的使用均使得电梯造价高昂，难以推广；2、永磁体在电梯中的应用存在安全隐患，当永磁体发生退磁、锈蚀时，电梯动力失效，保护不当容易发生坠落。

采用感应式直线电机作为无绳电梯驱动系统具有结构可靠的优势，然而在无绳电梯系统中，不能够像拽引式电梯，增加配重，以抵消轿厢自重，因此，从节能角度考虑，电梯用直线电机应当具有电动机、发电机的快速切换功能，以达到上升时，电动机运行；下降时，发电机运行；感应电机没有四象限切换运行条件，因此运行成本增加。

直线开关磁阻电机在长次级（初级）应用中具有成本低廉，鲁棒性、可靠性好的优势；符合电梯用直线电机长次级（初级）的需求。专利公开号CN102882347A提出了一种离散导磁块型的开关磁阻电动机，其绕组为集中绕组，解决了传统结构开关磁阻电机槽内相间绝缘、轭部磁路过长的问题，但是仍存在以下问题：其绕组采用从上面的动子槽穿入，从下面的动子槽穿出的结构，当某相绕组通电时，上下导体所形成的环路磁场在动子轭部重叠所示），因此导致轭部磁密过度饱和，或者需要增加轭部厚度，造成动子体积增加、材料浪费。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案实现：

一种直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯，包括轿厢、直线导轨、供电装置、电机以及控制器，电梯井壁内固定设置有所述直线导轨，所述直线导轨上可滑动设置有所述轿厢；供电装置包括供电导轨和弹性电刷，所述电梯井壁内垂直固定设置有供电导轨；

所述轿厢上固定设置有弹性电刷，弹性电刷与所述供电导轨相互匹配对应；

所述电机为直线开关磁阻电机，所述直线开关磁阻电机包括定子2a和动子，所述定子2a沿着所述直线导轨的长度方向固定设置在所述电梯井壁内；

所述动子固定设置在所述轿厢上，所述定子2a 与所述动子相互匹配对应，该动子能够在所述定子2a内滑动；

所述轿厢的顶部和底部分别固定设置有锁扣装置，二者能够相互锁定扣紧。

优选地，所述直线导轨位于所述轿厢的前后两侧，所述动子位于所述轿厢的左右两侧；

所述动子通过固定支架与所述轿厢固定连接；

位于所述轿厢前侧的直线导轨设置有两根，分别在轿厢的左右两边以便于开关轿厢门。

优选地，所述供电导轨至少包括两根，一根为正极另一根为负极，二者的电势差为DC220V。

优选地，所述顶部和底部的锁扣装置以及轿厢的高度之和等于单个楼层的高度。

优选地，所述定子2a位于动子的两侧，二者之间设有气隙，气隙为1~2mm。

优选地，所述动子采用导磁材料叠压而成；动子上开有槽，相邻两槽之间为齿部，齿部靠近气隙端设有极靴，相邻齿部之间通过轭部相连，槽内布置有绝缘体，绝缘体内设有绕组。

优选地，所述导磁材料为硅钢片；

所述定子2a 为矩形结构，用于减缓极尖饱和，增加转矩输出及抗过载能力。

优选地，所述绕组由多相组成，每相由多匝漆包线圈组成；

A相线圈的两个圈边分别布置在上层第一个槽以及该槽相邻槽的正下方，端部跨接在轭部上；

依次的，B相线圈的两个圈边分别布置在上层第二个槽以及该槽相邻槽的正下方；依次类推；

优选地，所述控制器与所述电机相互匹配对应。

优选地，所述锁扣装置为电磁铁。

本实用新型成本低廉，结构可靠。相比电机较长一侧为永磁体铺制或采用绕组铺制，该方案仅采用材料低廉的层叠导磁材料就可；分体式定子嵌入墙体，结构安全可靠；含有绕组结构的动子结构短，随轿厢一同运动。所用直线开关磁阻电机能够四象限运行，电梯上升、下降过程中，通过开关磁阻电机的四象限运行切换、快速实现电动机、发电机的切换，无配重机构情况下，达到上升过程中电能转化为重力势能，下降过程中，重力势能转化为电能存储或并入电网。超高层建筑的应用中，轿厢在串联运行时，串联的多个轿厢在载客时，根据目的楼层分类载客，如当两个轿厢串联时，上层轿厢载目层为奇数的乘客，下层轿厢载目的层为偶数的乘客；该结构配合上、下层的自动扶梯使用，可以实现高层建筑多个目的层同时上客、下客的能力；减少了每目的层下客所等待造成的时间浪费。电机具有防轭部交叉饱和的绕组及结构设计，磁路在轭部错开，从磁密分布上看，可以提升导磁材料利用率，从材料上看，相同其他尺寸结构下，可以减小轭部厚度从而减少电机动子体积。

附图说明

图1：本实用新型整体结构示意图；

图2：本实用新型多轿厢分段运行示意图；

图3：本实用新型多轿厢串联运行示意图

图4：本实用新型直线开关磁阻电动机结构、磁路示意图；

图5：现有直线开关磁阻电动机结构、磁路示意图。

图中，各个标号分别表示：1a:轿厢、1b：直线导轨、1c: 锁扣装置、2a:定子、2b：动子、2c:固定支架、2d：气隙、3a：墙壁、4a：供电导轨、4b ：弹性电刷、5a:底部缓冲装置、2ba:轭部、 2bb:齿部、2bc:极靴、2bd:绕组、Hjx:轿厢高度、Hs1:上锁扣装置高度、Hs2:下锁扣装置高度。

具体实施方式

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的图1~4，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。

如图1~4所示，一种直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯，包括轿厢1a、直线导轨1b、供电装置、电机以及控制器，电梯井壁内固定设置有直线导轨1b，直线导轨1b上可滑动设置有轿厢1a；供电装置包括供电导轨4a和弹性电刷4b，电梯井壁内垂直固定设置有供电导轨4a。轿厢1a上固定设置有弹性电刷4b，弹性电刷4b与供电导轨4a相互匹配对应。电机为直线开关磁阻电机，直线开关磁阻电机包括定子2a和动子2b，定子2a沿着直线导轨1b的长度方向固定设置在电梯井壁内。动子2b固定设置在轿厢1a上并通过导线从弹性电刷4b上获得电能，定子2a 与动子2b相互匹配对应，该动子2b能够在定子2a内滑动。轿厢1a的顶部和底部分别固定设置有锁扣装置1c，二者能够相互锁定扣紧。

更具体地，直线导轨1b位于轿厢1a的前后两侧，动子2b位于轿厢1a的左右两侧。动子2b通过固定支架2c与轿厢1a固定连接。位于轿厢1a前侧的直线导轨1b设置有两根，分别在轿厢1a的左右两边以便于开关轿厢门。其中，供电导轨4a至少包括两根，一根为正极另一根为负极，二者的电势差为DC220V。顶部和底部的锁扣装置1c以及轿厢1a的高度之和等于单个楼层的高度。定子2a位于动子2b的两侧，二者之间设有气隙，气隙为1~2mm。动子2b采用导磁材料叠压而成；动子2b上开有槽，相邻两槽之间为齿部2bb，齿部2bb靠近气隙端设有极靴2bc，相邻齿部之间通过轭部2ba相连，槽内布置有绝缘体，绝缘体内设有绕组2bd。导磁材料为硅钢片；定子2a 为矩形结构，用于减缓极尖饱和，增加转矩输出及抗过载能力。此外，绕组2bd由多相组成，每相由多匝漆包线圈组成；A相线圈的两个圈边分别布置在上层第一个槽以及该槽相邻槽的正下方，端部跨接在轭部上；依次的，B相线圈的两个圈边分别布置在上层第二个槽以及该槽相邻槽的正下方；依次类推。控制器与电机相互匹配对应。锁扣装置1c为电磁铁。

下面结合附图对本实用新型的结构及功能做更进一步的说明：图1中所示的电梯系统包含以下部件：电梯井壁内的直线导轨1b以及供电装置4a、4b、轿厢1a、直线开关磁阻电机2a、2b、控制器。电梯在运行过程中，电源通过弹性电刷4b取自供电导轨4a,该电源通过控制器输送给驱动用的直线开关磁阻电机。

直线开关磁阻电机运行过程如下：图4所示，动子和定子如图位置时向左为正方向，此时，A相绕组位置所对应定电感处于上升区间，A相绕组导通；产生的磁拉力使得动子向上运动，带动轿厢运动；当进入下一个该位置时，B相绕组导通，依次运转；电梯在每次导通下向上运动。直线开关磁阻电机在运行过程中，由于绕组的交叉设计，对比磁力线示意图图4和图5中的虚线所示，可以降低轭部饱和，进而减小设计时所需的轭部厚度，减小电机体积。在上下班客流高峰期时，人员根据目的层步行到指定应搭乘轿厢所在层，1楼或2楼，在单轿厢运行过程中，假设每个楼层均有人员下楼，停留次数为楼层数N，当串联运行，奇偶分开，即可以实现N/2次停留，随着建筑高度的增加，节约时间愈加明显。电梯在下降过程，同过程3相反，在A相绕组位置所对应定电感处于下降区间，A相绕组导通；产生的磁拉力使得动子向上运动，带动轿厢运动；当进入下一个该位置时，B相绕组导通，依次运转；电机在每次制动过程中产生电能，通过控制器转换输出为直流电存储或逆变回收。

本实用新型成本低廉，结构可靠。相比电机较长一侧为永磁体铺制或采用绕组铺制，该方案仅采用材料低廉的层叠导磁材料如硅钢片就可；分体式定子嵌入墙体，结构安全可靠；含有绕组结构的动子结构短，随轿厢一同运动。所用直线开关磁阻电机能够四象限运行，电梯上升、下降过程中，通过开关磁阻电机的四象限运行切换、快速实现电动机、发电机的切换，无配重机构情况下，达到上升过程中电能转化为重力势能，下降过程中，重力势能转化为电能存储或并入电网。超高层建筑的应用中，轿厢在串联运行时，串联的多个轿厢在载客时，根据目的楼层分类载客，如当两个轿厢串联时，上层轿厢载目层为奇数的乘客，下层轿厢载目的层为偶数的乘客；该结构配合上、下层的自动扶梯使用，可以实现高层建筑多个目的层同时上客、下客的能力；减少了每目的层下客所等待造成的时间浪费。电机具有防轭部交叉饱和的绕组及结构设计，磁路在轭部错开，从磁密分布上看图4中虚线所示，可以提升导磁材料利用率，从材料上看，相同其他尺寸结构下，可以减小轭部厚度从而减少电机动子体积。

Claims (10)

1.一种直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯，包括轿厢(1a)、直线导轨(1b)、供电装置、电机以及控制器，电梯井壁内固定设置有所述直线导轨(1b)，所述直线导轨(1b)上可滑动设置有所述轿厢(1a)，其特征在于：

供电装置包括供电导轨(4a)和弹性电刷(4b)，所述电梯井壁内垂直固定设置有供电导轨(4a)；

所述轿厢(1a)上固定设置有弹性电刷(4b)，弹性电刷(4b)与所述供电导轨(4a)相互匹配对应；

所述电机为直线开关磁阻电机，所述直线开关磁阻电机包括定子(2a)和动子(2b)，所述定子(2a)沿着所述直线导轨(1b)的长度方向固定设置在所述电梯井壁内；

所述动子(2b)固定设置在所述轿厢(1a)上，所述定子(2a)与所述动子(2b)相互匹配对应，该动子(2b)能够在所述定子(2a)内滑动；

所述轿厢(1a)的顶部和底部分别固定设置有锁扣装置(1c)，二者能够相互锁定扣紧。

2.根据权利要求1所述的直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯，其特征在于：

所述直线导轨(1b)位于所述轿厢(1a)的前后两侧，所述动子(2b)位于所述轿厢(1a)的左右两侧；

所述动子(2b)通过固定支架(2c)与所述轿厢(1a)固定连接；

位于所述轿厢(1a)前侧的直线导轨(1b)设置有两根，分别在轿厢(1a)的左右两边以便于开关轿厢门。

3.根据权利要求1所述的直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯，其特征在于：

所述供电导轨(4a)至少包括两根，一根为正极另一根为负极，二者的电势差为DC220V。

4.根据权利要求1所述的直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯，其特征在于：

所述顶部和底部的锁扣装置(1c)以及轿厢(1a)的高度之和等于单个楼层的高度。

5.根据权利要求1所述的直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯，其特征在于：

所述定子(2a)位于动子(2b)的两侧，二者之间设有气隙，气隙为1～2mm。

6.根据权利要求5所述的直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯，其特征在于：

所述动子(2b)采用导磁材料叠压而成；动子(2b)上开有槽，相邻两槽之间为齿部(2bb)，齿部(2bb)靠近气隙端设有极靴(2bc)，相邻齿部之间通过轭部(2ba)相连，槽内布置有绝缘体，绝缘体内设有绕组(2bd)。

7.根据权利要求6所述的直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯，其特征在于：

所述导磁材料为硅钢片；

所述定子(2a)为矩形结构，用于减缓极尖饱和，增加转矩输出及抗过载能力。

8.根据权利要求6所述的直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯，其特征在于：

所述绕组(2bd)由多相组成，每相由多匝漆包线圈组成；

A相线圈的两个圈边分别布置在上层第一个槽以及该槽相邻槽的正下方，端部跨接在轭部上；

依次的，B相线圈的两个圈边分别布置在上层第二个槽以及该槽相邻槽的正下方；依次类推。

9.根据权利要求8所述的直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯，其特征在于：

所述控制器与所述电机相互匹配对应。

10.根据权利要求8所述的直线开关磁阻电机驱动的无绳电梯，其特征在于：

所述锁扣装置(1c)为电磁铁。

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