DE4119198C2 - Linearmotoraufzugssystem - Google Patents

Linearmotoraufzugssystem

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Description

Die Erfindung betrifft ein Linearmotoraufzugssystem mit einem innerhalb eines Aufzugsschachtes angeordneten beweglichen Körper, einem wicklungsfreien magnetischen Reaktionselement, das innerhalb des Aufzugsschachtes angeordnet ist und sich längs desselben erstreckt, und mit einemm am beweglichen Körper in einer dem magnetischen Reaktionselement zugewandten Lage angeordneten Kurzstator, der ein fortschreitendes Magnetfeld erzeugt, das auf das magnetische Reaktionselement einwirkt, um eine Antriebskraft zur Bewegung des beweglichen Körpers längs des Aufzugsschachtes zu erzeugen. Ein derartiges Linearmotoraufzugssystem ist aus der DE 34 22 374 A1 bekannt. In dieser Druckschrift wird vorgeschlagen, als Erregereinrichtung Dauermagneten vorzusehen, wodurch sich eine einfache, kostengünstige und wartungsarme Ausführung eines Antriebsaggregats für einen Aufzug ergeben soll. Eine Führung für den beweglichen Körper ist in dieser Druckschrift nicht erwähnt.
Aus der US 4 402 386 ist ein Aufzugssystem bekannt, bei welchem für die Kabine zwei Führungsschienen vorgesehen sind, und für das Gegengewicht der Kabine eine hohlzylindrische Führungsschiene. Ein linearer Induktionsmotor als Aufzugsantrieb ist einstückig mit dem Gegengewicht ausgebildet und vorzugsweise toroidförmig, so daß er die Führungsschiene des Gegengewichts umgibt.
Aus der DE-OS 19 28 047 und aus der VDI-Z 1975, Nr. 2, Seiten 57 bis 63 sind synchrone Kurzstator-Linearmotoren mit wicklungsfreien magnetischen Reaktionselementen bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Linearmotoraufzugssystem mit einfachem, kostengünstigen Aufbau zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird durch ein Linearmotoraufzugssystem mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Hierbei ist zumindest ein Feldmagnet vorgesehen, der an beweglichen Körper in einer dem magnetischen Reaktionselement zugewandten Lage angordnet ist, um in dem magnetischen Reaktionselement Magnetpole zu erzeugen, wobei das magnetische Reaktionselement Führungsflächen aufweist, und der bewegliche Körper mit einem Führungselement versehen ist, um den beweglichen Körper entlang des als Führungsschiene dienenden magnetischen Reaktionselements in dem Aufzugsschacht zu führen.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Weg zur Ausführung der vorliegenden Erfindung ergibt sich im einzelnen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen; es zeigt
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Linearmotoraufzugssystems;
Fig. 2 einen schematischen Grundriß des in Fig. 1 gezeigten Linearmotoraufzugssystems;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Abschnittes des bei der Erfindung verwendeten Linearmotors;
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearmotoraufzugssystems;
Fig. 5 einen schematischen Grundriß des in Fig. 4 dargestellten Linearmotoraufzugssystems;
Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung eines Abschnittes des Linearmotors;
Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispieles des im erfindungsgemäßen Linearmotoraufzugssystems verwendeten magnetischen Reaktionselementes;
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles des bei der Erfindung verwendeten magnetischen Reaktionselementes;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles des bei der Erfindung verwendeten magnetischen Reaktionselementes.
In den Fig. 1-3 umfaßt das Linearmotoraufzugssystem eine Aufzugskabine (4) und ein Gegengewicht (5), die innerhalb des Aufzugsschachtes (6) angeordnet sind. Die Aufzugskabine (4) und das Gegengewicht (5) werden über ein Seil (3) verbunden, das um zwei Seilscheiben (1, 2) geführt ist, die im Dachabteil eines Gebäudes montiert sind. Die Aufzugskabine (4) wird über Führungsrollen (28) an der Aufzugskabine (4) beweglich innerhalb des Aufzugsschachte (6) gehalten und die Führungsrollen stehen in Anlage mit Führungsschienen (7), die über Schienenträger (8) vertikal an einer Innenwand des Aufzugsschachtes (6) gehalten werden. Das Gegengewicht wird ebenfalls durch Führungsschienen (9) gehalten, die an der Innenwand des Aufzugsschachtes (6) befestigt sind. Es ist ferner ersichtlich, daß die Aufzugskabine eine Kabinentür (4a) aufweist und das Gebäude eine Stockwerkzutrittstür (6a) aufweist.
Das erfindungsgemäße Linearmotoraufzugssystem umfaßt ferner ein längliches magnetisches Reaktionselement (21), das an jeder Innenseitenwand des Aufzugsschachtes (6) über einen Träger (22) montiert ist. Die magnetischen Reaktionselemente (21) bestehen aus einem magnetischen Werkstoff, wie beispielsweise Eisen, und erstrecken sich vertikal innerhalb des Aufzugsschachtes (6) längs desselben. Wie am besten in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt das magnetische Reaktionselement (21) eine längliche Magnetplatte (21b), die sich längs des Aufzugsschachtes (6) erstreckt, sowie eine Anzahl Magnetpole (21a), die auf der länglichen Magnetplatte (21b) in im wesentlichen gleichen Abständen in zwei Reihen angeordnet sind, die an den beiden Seitenkanten der Magnetplatte (21b) gebildet werden. Wie ersichtlich, sind die Magnetpole (21a) der einen Reihe an einer Seitenkante der Magnetplatte (21b) gegenüber den Magnetpolen (21a) in der anderen Reihe an der anderen Seitenkante der Magnetplatte (21b) versetzt. Die Magnetpole (21a) stehen von der Magnetplatte (21b) gegen die Aufzugskabine (4) hin vor.
Das Linearmotoraufzugssystem umfaßt ferner einen Feldmagnet (26), der auf der Aufzugskabine (4) dem magnetischen Reaktionselement (21) zugewandt angeordnet ist, um im magnetischen Reaktionselement (21) Magnetpole zu erzeugen. Wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, umfaßt der Feldmagnet (26) einen Eisenkern (23), der im wesentlichen einen U-förmigen Querschnitt hat und einen zentralen Stegabschnitt (23a) und parallele Flanschabschnitte (23b) aufweist, die sich vom Stegabschnitt (23a) gegen das magnetische Reaktionselement (21) hin erstrecken. Der Feldmagnet (26) umfaßt ferner eine Feldwicklung (24), die auf dem Stegabschnitt (23a) des Eisenkernes (23) angeordnet ist, um im Eisenkern (23) ein magnetisches Gleichfeld zu erzeugen.
Der Flanschabschnitt (23b) des Eisenkernes (23) hat an ihm einen Kurzstator (27) befestigt, der dem magnetischen Reaktionselement (21) zugewandt ist. Der Anker (27) erzeugt ein fortschreitendes Magnetfeld, das sich bewegt und auf das magnetische Reaktionselement (21) einwirkt, um eine magnetische Antriebskraft zur Bewegung der Aufzugskabine (4) längs des Aufzugsschachtes (6) zu erzeugen. Der Kurzstator (27) umfaßt eine Anzahl Ankerwicklungen (25), die um eine Anzahl Zähne des Flanschabschnittes (23b) des magnetischen Eisenkernes (23) gewickelt und längs des magnetischen Reaktionselementes (21) angeordnet sind.
Das vorstehend aufgeführte magnetische Reaktionselement (21), der Feldmagnet (26) und der Kurzstaror (27) bilden zusammen einen Synchronlinearmotor zur Erzeugung einer elektromagnetischen Antriebskraft. Wird die Feldwicklung (24) des Feldmagneten (26) durch einen Gleichstrom erregt, so erzeugt der Feldmagnet (26) ein magnetisches Gleichfeld, das N- oder S-Magnetpole in den Magnetpolen (21a) des magnetischen Reaktionselementes (21) erzeugt. Andererseits werden die Ankerwicklungen (25) mit Wechselstrom erregt, so daß ein fortschreitendes Magnetfeld entsprechend der Frequenz der Wechselstromversorgung im Kurzstator (27) erzeugt wird. Daher wirken die Magnetpole des magnetischen Reaktionselementes (21) zwischen sich zusammen und erzeugen zwischen sich eine Antriebskraft, um die Aufzugskabine (4) innerhalb des Aufzugsschachtes (6) längs der Führungsschienen (7) zu bewegen.
Bei dem vorausgehend beschriebenen Synchronlinearmotor-Aufzugssystem ist es nicht notwendig, Wicklungen oder Dauermagnete über den gesamten Bewegungsbereich der Aufzugskabine (4) anzubringen, wie bei bekannten Synchronlinearmotoraufzugssystemen. Beim erfindungsgemäßen Linearmotoraufzugssystem reicht es aus, ein als Eisenplatte ausgebildetes Reaktionselement (21) längs des gesamten Aufzugsschachtes (6) vorzusehen, und die Aufzugsmontage kann leichter und mit geringeren Kosten als bei bekannten Synchronlinearmotoren durchgeführt werden. Ferner kann der Linearmotor klein bemessen werden, da der Leistungsfaktor nicht wie beim bekannten lnduktionslinearmotor verringert ist.
Die Fig. 4 bis 6 stellen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearmotoraufzugssystems dar, bei dem das erfindungsgemäße Linearmotoraufzugssystem eine Aufzugskabine (4) und ein Gegengewicht (5) umfaßt, die innerhalb des Aufzugsschachtes (6) angebracht sind. Die Aufzugskabine (4) und das Gegengewicht (5) werden durch ein Seil (3) verbunden, das um zwei Seilscheiben (1, 2) läuft, die im Dachabteil eines Gebäudes montiert sind. Das Gegengewicht wird durch Führungsschienen (9) gehalten, die an der Innenwand des Aufzugsschachtes (6) befestigt sind. Es ist ferner ersichtlich, daß die Aufzugskabine (4) eine Kabinentür (4a) und das Gebäude eine Stockwerkzutrittstür (6a) hat.
Das erfindungsgemäße Linearmotoraufzugssystem umfaßt ferner ein längliches, starres, magnetisches Reaktionselement (31), das innerhalb des Aufzugsschachtes an jeder Innenseitenwand des Aufzugsschachtes (6) über einen Träger (32) befestigt ist. Wie am besten aus Fig. 6 hervorgeht, umfaßt das magnetische Reaktionselement (31) eine starre, längliche Magnetplatte (31b), die aus einem magnetischen Werkstoff, wie beispielsweise Eisen, besteht, und eine Anzahl Magnetpole (31a), die in Reihen an beiden Seiten der Magnetplatte (31b) längs derselben mit im wesentlichen gleichen Abständen zwischen sich angeordnet sind. Die Magnetpole (31a) an jeder Seite der Magnetplatte (31b) können gemäß Fig. 7 angeordnet sein. Die Magnetplatte (31b) ist längs einer Seitenkante derselben mit Führungsflächen (31c) ausgebildet, um längs derselben die Aufzugskabine (4) mittels eines Führungselementes (41) zu führen, das drei Führungsrollen (41a) umfaßt, die an der Aufzugskabine (4) montiert sind.
An der Aufzugskabine (4) ist ein im wesentlichen U-förmiger Befestigungsrahmen (33) fest montiert, auf dem ein Paar Feldmagnete (38) mittels nicht-magnetischer Träger (34) mit Abstand einander gegenüberliegend montiert sind, um zwischen sich das magnetische Reaktionselement (31) aufzunehmen. Die Feldmagnete (38) sind dem magnetischen Reaktionselement (31) an dessen beiden Seiten zugewandt, um im magnetischen Reaktionselement (31) Magnetpole zu erzeugen. Jeder der Feldmagnete (38) umfaßt einen Eisenkern (35) mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt, der einen mittleren Stegabschnitt (35a) und parallele Flanschabschnitte (35b) umfaßt, die sich vom Stegabschnitt (35a) gegen das magnetische Reaktionselement (31) hin erstrecken. Eine Feldwicklung (36) ist am Stegabschnitt (35a) des Eisenkernes (35) angeordnet, um im Eisenkern (35) ein magnetisches Feld zu erzeugen.
Der Eisenkern (35) ist ferner mit Kurzstatoren (39) versehen, die dem magnetischen Reaktionselement (31) zugewandt liegen, um fortschreitend Magnetfelder zu erzeugen, die auf das magnetische Reaktionselement (31) zwecks Erzeugung einer elektromagnetischen Antriebskraft zur Bewegung der Aufzugskabine (4) längs des Aufzugsschachtes einwirken. Jeder der Kurzstatoren (39) umfaßt eine Anzahl Ankerwicklungen (37), die auf einer Anzahl (nicht dargestellter) Zähne aufgewickelt sind, die im Flanschabschnitt (35b) des magnetischen Reaktionselementes (31) angeordnet sind.
Bei dieser Anordnung bilden das Reaktionselement (31), der Feldmagnet (38) und der Kurzstator (39) zusammen einen Kurzstator-Synchronlinearmotor, der einen elektromagnetischen Schub zum Antrieb der Aufzugskabine (4) innerhalb des Aufzugsschachtes (6) erzeugt. Da ferner das starre magnetische Reaktionselement (31) Führungsflächen (31c) hat und auch als Führungsschiene für die Aufzugskabine (4) dient, ist der Gesamtaufbau des Aufzugssystems einfach und die Montage des Aufzugssystems am Gebäude ist einfach, woraus ein kostengünstigeres Aufzugssytem resultiert.
Da das magnetische Reaktionselement (31) des erfindungsgemäßen Synchronlinearmotors aus einem magnetischen Werkstoff besteht, kann ein Werkstoff hoher Festigkeit, wie beispielsweise Eisen, verwendet werden und das Reaktionselement kann zugleich als Führungsschienen dienen.
Ferner ist bei der in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Ausführungsform das magnetische Reaktionselement (31) zwischen zwei gegenüberliegenden Feldmagneten (38) und den Kurzstatoren (39) angeordnet, die im wesentlichen gleiche elektromagnetische Kräfte von beiden Seiten auf das Reaktionselement (31) ausüben, so daß die resultierende, auf das magnetische Reaktionselement (31) einwirkende Querkraft verhältnismäßig klein ist, wodurch der Aufbau des magnetischen Reaktionselementes (31) und der Träger (2) einfach, kompakt und weniger schwer ausgeführt werden können.
Fig. 8 zeigt ein gegenüber Fig. 7 abgeändertes Ausführungsbeispiel des magnetischen Reaktionselementes (51), bei dem ein Paar im wesentlichen kammartige magnetische Platten (51a) an ihren Zähnen des "Kammes" kombiniert sind. Ein nicht-magnetischer Werkstoff (51b) füllt einen im wesentlichen serpentinenartigen Raum aus, der zwischen den Zähnen des Kammes gebildet wird, so daß die Zähne der kammartigen Platten (51a) die Magnetpole bilden. Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des magnetischen Reaktionselementes (55), das eine Magnetplatte (55a) und eine Anzahl Magnetpole (55b) umfaßt, die querverlaufende, parallele Stege bilden, die von der Magnetplatte (55a) vorstehen. Diese Anordnungen von magnetischen Reaktionselementen (51) oder (55) können anstelle der magnetischen Reaktionselemente (21) oder (31) verwendet werden.
Ferner können die vorstehend beschriebenen Linearmotoren gleichermaßen für das Gegengewicht (5) allein oder sowohl für die Aufzugskabine (4) als auch das Gegengewicht (5) verwendet werden. In diesem Zusammenhang können die Aufzugskabine (4) und das Gegengewicht (5) als beweglicher Körper bezeichnet werden, auf dem der Linearmotor montiert werden kann. Ferner ist die vorliegende Erfindung auch bei einem seillosen Linearmotoraufzugssystem verwendbar und der Feldmagnet (26) oder (38) kann ein Dauermagnet sein. Die Elektromagnete der Feldmagnete (26, 38) können durch Dauermagnete ersetzt werden. Ferner ist die vorliegende Erfindung gleichermaßen bei einem Aufzugssystem anwendbar, das einen einseitigen Linearmotor oder einen zweiseitigen Linearmotor aufweist, der den Anker zwischen sich führt.

Claims (10)

1. Linearmotoraufzugssystem, mit
einem innerhalb eines Aufzugsschachtes (6) angeordneten beweglichen Körper (4);
einem wicklungsfreien magnetischen Reaktionselement (31), das innerhalb des Aufzugsschachtes (6) angeordnet ist und sich längs desselben erstreckt; und mit
einem am beweglichen Körper (4) in einer dem magnetischen Reaktionselement (31) zugewandten Lage angeordneten Kurzstator (39), der ein fortschreitendes Magnetfeld erzeugt, das auf das magnetische Reaktionselement (31) einwirkt, um eine Antriebskraft zur Beweguung des beweglichen Körpers (4) längs des Aufzugsschachtes (6) zu erzeugen,
gekennzeichnet durch:
zumindest einen Feldmagnet (38), der am beweglichen Körper (4) in einer dem magnetischen Reaktionselement (31) zugewandten Lage angeordnet ist, um in dem magnetischen Reaktionselement Magnetpole zu erzeugen;
wobei das magnetische Reaktionselement (31) Führungsflächen (31c) aufweist, und der bewegliche Körper (4) mit einem Führungselement (41) versehen ist, um den beweglichen Körper (4) entlang des als Führungsschiene dienenden magnetischen Reaktionselements (31) in dem Aufzugsschacht (6) zu führen.
2. Linearmotoraufzugssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Körper entweder die Aufzugskabine (4) oder das Gegengewicht (5) ist.
3. Linearmotoraufzugssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Reaktionselement (21; 31; 51; 55) eine Magnetplatte (21b; 31b; 55a) umfaßt, die sich längs des Aufzugsschachtes erstreckt, sowie eine Anzahl Magnetpole (21a; 31a; 55b) , die auf der Magnetplatte in im wesentlichen gleichen Abständen längs des Aufzugsschachtes (6) angeordnet sind, und die Magnetpole dem Kurzstator (27, 39) am beweglichen Körper (4) zugewandt sind.
4. Linearmotoraufzugssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldmagnet (26) einen Eisenkern (23) mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt umfaßt, der einen zentralen Stegabschnitt (23a) und parallele Flanschabschnitte (23b) aufweist, die sich vom Stegabschnitt wegerstrecken, die Flanschabschnitte gegen das magnetische Reaktionselement (21) hin gerichtet sind, und eine Feldwicklung (24) auf dem Stegabschnitt (23a) des Eisenkernes aufgebracht ist.
5. Linearmotoraufzugssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzstator (27; 39) einen magnetischen Eisenkern (23, 35) mit einer Anzahl Zähne umfaßt, die längs des magnetischen Reaktionselementes angeordnet sind, und daß eine Anzahl Ankerwicklungen (25) auf die Zähne aufgewickelt sind.
6. Linearmotoraufzugssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionselement (21) eine Magnetplatte (21b) umfaßt, die sich längs des Aufzugsschachtes (6) erstreckt, und daß eine Anzahl Magnetpole (21a) auf der Magnetplatte angeordnet sind und dem Kurzstator (27) am beweglichen Körper (4) zugewandt liegen;
der Feldmagnet (26) einen Eisenkern (23) mit im wesentlichen U-förmigem Querschnitt umfaßt, der einen zentralen Stegabschnitt (23a) und parallele Flanschabschnitte (23b) aufweist, die sich vom Stegabschnitt wegerstrecken, die Flanschabschnitte gegen das magnetische Reaktionselement (21) hin gerichtet sind, und eine Feldwicklung (24) auf dem Stegabschnitt des Eisenkernes aufgebracht ist; und
der Kurzstator (27) eine Anzahl Zähne des Eisenkernes (23) aufweist, die an den Flanschabschnitten angeordnet sind und sich gegen das magnetische Reaktionselement hin erstrecken, und eine Anzahl Ankerwicklungen (25) auf den Zähnen aufgewickelt sind.
7. Linearmotoraufzugssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole (21a) des magnetischen Reaktionselementes (21) in gleichen Abständen in einer Reihe auf jeder Seite der Magnetplatte (21b) angeordnet sind, und die Magnetpole (21a) in einer Reihe versetzt gegenüber den Magnetpolen der anderen Reihe liegen.
8. Linearmotoraufzugssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetplatte (51) ein Paar im wesentlichen kammförmige Platten (51a) umfaßt, die zusammen an ihren Kammzähnen kombiniert sind, und daß ein nicht-magnetischer Werkstoff (51b) einen serpentinenartigen, zwischen dem Kamm gebildeten Raum füllt, und die Zähne der kammförmigen Platten die Magnetpole bilden.
9. Linearmotoraufzugssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole des magnetischen Reaktionselementes (55) sich quer erstreckende, parallele Stege bilden, die von der Magnetplatte (55a) vorstehen.
10. Linearmotoraufzugssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (41) eine Anzahl Führungsrollen (41a) umfaßt, die am beweglichen Körper (4) montiert sind.
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