EP0785162B1 - Driving system for elevator - Google Patents
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- EP0785162B1 EP0785162B1 EP97100167A EP97100167A EP0785162B1 EP 0785162 B1 EP0785162 B1 EP 0785162B1 EP 97100167 A EP97100167 A EP 97100167A EP 97100167 A EP97100167 A EP 97100167A EP 0785162 B1 EP0785162 B1 EP 0785162B1
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- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
- B66B11/00—Main component parts of lifts in, or associated with, buildings or other structures
- B66B11/04—Driving gear ; Details thereof, e.g. seals
- B66B11/0407—Driving gear ; Details thereof, e.g. seals actuated by an electrical linear motor
Definitions
- the invention relates to an elevator system.
- EP 599 331 is a conventional linear motor drive system for elevators where the Cabin and a counterweight using ropes over Deflection rollers connected to each other and by several Guide rail pairs are guided in the elevator shaft.
- the Drive in the form of a flat linear induction motor (FLIM) is attached to the counterweight.
- FLIM flat linear induction motor
- the primary elements with the coils are housed in the counterweight.
- a secondary part is used with a conductive material coated tape at the top and bottom of the shaft is attached. The secondary part is arranged so that it runs through the center of the counterweight.
- linear motor has a relatively high electrical output needed.
- the linear motor arrangement described is due to the bilateral arrangement of the primary and Secondary elements in their structure and relatively complex the weight of the cabin is determined by attaching the numerous permanent or electromagnets increased unnecessarily.
- Safety devices, for example for power failure, are due to the ACVF drive only with increased technical effort realizable.
- the invention is based on the object Drive system for lifts of the type mentioned at the beginning propose which does not have the aforementioned disadvantages has and by a simple mechanical structure is marked.
- the advantages achieved by the invention are in essential to see in that through the use a direct drive in the form of a compact, flat, single-sided permanent magnet linear synchronous motor (PM-FLSM) as the elevator drive the required energy and the weight of the drive can be kept small.
- PM-FLSM permanent magnet linear synchronous motor
- a counterweight can be dispensed with. by virtue of its and the compact design of the drive, especially as a result of using strong Permanent magnets, the dimensions of the Elevator shaft can be reduced to a minimum.
- FIG. 1 shows an elevator installation 1 with a cabin 2 a flat permanent magnet linear synchronous motor drive 3.
- the main features of this elevator system 1 are one compact and light drive structure as well as the lack of the engine room and the counterweight due to the Use of the permanent magnet linear synchronous motor direct drive 3.
- the cabin 2 is in a shaft 4 Guide rails 5 guided by guide rollers 6 and serves several floors 7.
- the cabin 2 is one-sided, flat Permanent magnet linear synchronous motor 3 (PM-FLSM) driven.
- a secondary element 10 of the linear motor 3 is equipped with permanent magnets 11 and on one side of the shaft 4 attached.
- One equipped with coils Primary element 12 is on the outside of cabin 2 arranged.
- the brushless, flat permanent magnet linear synchronous motor 3 is carried out in two phases, which is a Reduction of the magnetic coupling between the Motor phases.
- strong permanent magnets 11 such as rare earth magnets, especially neodymium
- the primary element 12 of the linear synchronous motor 3 moves with the cabin 2 along the shaft 4 arranged secondary element 10.
- the secondary element 10 in this sense also serves as a guiding element for the the cabin 2 arranged and equipped with coils Primary element 12.
- Arranged on primary element 12 Bearings ensure that the constant is maintained Air gap L between the primary element 12 and the Secondary element 10.
- this can be done with the Permanent magnet 11 equipped secondary element 10 on the Cabin 2 and the primary element 12 are arranged on the shaft 4 his.
- the drive can also be a three-phase, flatter Permanent magnet linear synchronous motor 3 can be executed.
- FIGS. 2 and 3 show a view and a cross section of the flat permanent magnet linear synchronous motor 3.
- Das Secondary element 10 with the permanent magnets 11 is on several points by means of fasteners 13 with the Bay 4 connected.
- the flat permanent magnet linear synchronous motor 3 has for the drive a pulse width modulator (PWM) with a 16-bit (or 32-bit) single-chip microprocessor and one H-bridge with eight IGBT / MOSFET.
- PWM pulse width modulator
- the regenerative power supply is particularly advantageous High-speed elevators in tall buildings.
- a sinusoidal commutation in conjunction with that of the absolute phase supplied during the initialization phase Position signals allows the generation of a smooth, smooth driving force with minimal force peaks for the flat permanent magnet linear synchronous motor 3.
- Permanent magnet linear synchronous motor 3 In the event of a sudden power failure of the Permanent magnet linear synchronous motor 3 can the coils of the primary element 12 brought into the short circuit position and work as a dynamic brake.
- the in the Short-circuit turns of the person working in generator operation Permanent magnet linear synchronous motor 3 generated Braking force limits the rate of descent of the full loaded cabin 2. For example with a percentage impedance of the primary coils should be 5% Descent speed of cabin 2 is not 5% of the nominal cabin speed exceed. At a nominal cabin speed of 6m / s this value would be due the dimensioning of the coils of the primary element 12 0.3m / s limited.
- This arrangement has the advantage that in the event of a power failure, the cabin 2 without using additional emergency power generators (e.g. batteries) are automatically moved to the bottom floor can.
- one conventional brake for example a normal band or Drum brake.
- a normal band or Drum brake the possibility of using conventional brakes with short, to replace narrow linear motors, which is another compact structure of the elevator system 1 can be achieved can.
- the elevator system 1 described above with the single-sided, flat permanent magnet linear synchronous motor 3 also contains the usual in elevator systems 1 Safety devices (safety gear, Overspeed detector, limit switch, etc.).
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Aufzugsanlage.The invention relates to an elevator system.
Aus dem Stand der Technik Dokument DE 4119198 C2 ist ein Linearmotoraufzugsystem bekannt, welches eine in einem Schacht angeordnete Kabine aufweist, die an den an die Eingangsseite der Kabine angrenzenden Seiten mittels Führungsschienen geführt wird. Neben jeder Führungsschiene ist jeweils ein Synchronlinearmotor vorgesehen. Hinter der, der Eingangsseite der Kabine gegenüberliegenden rückwertigen Seite der Kabine ist ein Gegengewicht angeordnet, welches über Seile mit der Kabine verbunden ist. Nachteilhafterweise sind bei dieser Ausführungsform zwei Synchronlinearmotoren erforderlich.From the prior art document DE 4119198 C2 is a Linear motor elevator system known, which is one in one Has shaft arranged cabin, which at the to the Entrance side of the cabin adjacent sides by means of Guide rails is guided. Beside everyone Each guide rail is a synchronous linear motor intended. Behind that, the entrance side of the cabin opposite back side of the cabin is a Counterweight arranged, which with ropes with the Cabin is connected. The disadvantage of this Embodiment two synchronous linear motors required.
Mit der EP 599 331 ist ein konventionelles Linearmotor-Antriebssystem für Aufzüge bekanntgeworden, bei dem die Kabine und ein Gegengewicht mittels Seilen über Umlenkrollen miteinander verbunden und durch mehrere Führungsschienenpaare im Aufzugsschacht geführt sind. Der Antrieb in Form eines flachen Linearinduktionsmotors (FLIM) ist am Gegengewicht angebracht. Die Primärelemente mit den Spulen sind im Gegengewicht untergebracht. Als Sekundärteil dient ein, mit einem leitfähigen Material beschichtetes Band, das am oberen und unteren Schachtende befestigt ist. Der Sekundärteil ist so angeordnet, dass er mittig durch das Gegengewicht verläuft.EP 599 331 is a conventional linear motor drive system for elevators where the Cabin and a counterweight using ropes over Deflection rollers connected to each other and by several Guide rail pairs are guided in the elevator shaft. The Drive in the form of a flat linear induction motor (FLIM) is attached to the counterweight. The primary elements with the coils are housed in the counterweight. As A secondary part is used with a conductive material coated tape at the top and bottom of the shaft is attached. The secondary part is arranged so that it runs through the center of the counterweight.
Ein solches Antriebssystem erfordert aufgrund der Seilführung mit dem Gegengewicht einen erheblichen mechanischen Aufwand und einen relativ grossen Platzbedarf im Schacht. Der flache Linearinduktionsmotor erlaubt nur relativ niedrige Fahrgeschwindigkeiten und arbeitet mit einem niedrigen Wirkungsgrad. Zudem müssen im Maschinenraum grosse und teure Frequenzumrichter plaziert werden.Such a drive system requires due to Rope guidance with the counterweight a considerable mechanical effort and a relatively large Space requirement in the shaft. The flat linear induction motor allows only relatively low driving speeds and works with a low efficiency. Also have to Large and expensive frequency converters in the machine room be placed.
Mit der DE 41 15 728 ist ein Aufzug mit einem Linearmotor-Antrieb bekanntgeworden, bei dem die Kabine seillos mittels einem zweiseitigen linearen Permanentmagnet-Synchronmotor (PM-SLIM) angetrieben wird. Die mit Permanent- oder Elektromagneten versehenen Sekundärelemente sind an einem Paar flügelförmiger Tragteile befestigt, die an der rechten und linken Seitenwand der Aufzugskabine angeordnet sind. Die Sekundärelemente sind dabei in vier Teile unterteilt. Mehrere Primär-Seitenspulen, die ebenfalls in vier Teile unterteilt sind, sind längs des gesamten Schachtes angebracht. Die Speisung des Antriebs erfolgt über einen frequenzvariablen Umrichter (ACVF).DE 41 15 728 is an elevator with a Linear motor drive became known in which the cabin ropeless using a two-sided linear Permanent magnet synchronous motor (PM-SLIM) is driven. Those with permanent or electromagnets Secondary elements are wing-shaped on a pair Support parts attached to the right and left Side wall of the elevator car are arranged. The Secondary elements are divided into four parts. Several primary side coils, also in four parts are divided along the entire shaft appropriate. The drive is powered by a variable frequency converter (ACVF).
Bei der vorstehend beschriebenen Lösung wird zum Betrieb des Linearmotors eine relativ hohe elektrische Leistung benötigt. Diese Anordnung der Primär- und Sekundärelemente benötigt für die Beibehaltung eines konstanten Luftspaltes einen grossen technischen Aufwand. Zudem ist die beschriebene Linearmotor-Anordnung aufgrund der beidseitigen Anordnung der Primär- und Sekundärelemente in ihrem Aufbau relativ aufwendig und das Gewicht der Kabine wird durch das Anbringen der zahlreichen Permanent- oder Elektromagneten unnötigerweise erhöht. Sicherheitseinrichtungen, beispielsweise für Stromausfall, sind aufgrund des ACVF-Antriebes nur unter erhöhtem technischen Aufwand realisierbar.The solution described above becomes operational the linear motor has a relatively high electrical output needed. This arrangement of the primary and Secondary elements needed to maintain one constant air gap a great technical effort. In addition, the linear motor arrangement described is due to the bilateral arrangement of the primary and Secondary elements in their structure and relatively complex the weight of the cabin is determined by attaching the numerous permanent or electromagnets increased unnecessarily. Safety devices, for example for power failure, are due to the ACVF drive only with increased technical effort realizable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem für Aufzüge der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches die vorgenannten Nachteile nicht aufweist und durch einen einfachen mechanischen Aufbau gekennzeichnet ist.The invention is based on the object Drive system for lifts of the type mentioned at the beginning propose which does not have the aforementioned disadvantages has and by a simple mechanical structure is marked.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1
gekennzeichnete Erfindung gelöst.This object is achieved by the in
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass durch die Verwendung eines Direktantriebs in Form eines kompakten, flachen, einseitigen Permanentmagnet-Linearsynchronmotors (PM-FLSM) als Aufzugsantrieb der benötigte Energiebedarf und das Gewicht des Antriebs klein gehalten werden können. Zudem kann im Vergleich zum flachen Linearinduktionsmotor (FLIM) auf ein Gegengewicht verzichtet werden. Aufgrund dessen und durch die kompakte Bauweise des Antriebs, insbesondere infolge der Verwendung von starken Permanentmagneten, können die Abmessungen des Aufzugsschachtes auf ein Minimum reduziert werden.The advantages achieved by the invention are in essential to see in that through the use a direct drive in the form of a compact, flat, single-sided permanent magnet linear synchronous motor (PM-FLSM) as the elevator drive the required energy and the weight of the drive can be kept small. In addition, compared to the flat linear induction motor (FLIM) a counterweight can be dispensed with. by virtue of its and the compact design of the drive, especially as a result of using strong Permanent magnets, the dimensions of the Elevator shaft can be reduced to a minimum.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Massnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des
im Anspruch 1 angegebenen Antriebssystems für Aufzüge
möglich. Im Vergleich mit dem zweiseitigen linearen
Permanentmagnet-Synchronmotor ergeben sich vereinfachte
Montage- und Unterhaltsanforderungen. Durch die
Verwendung eines einseitigen, flachen Permanentmagnet-Synchronmotors
verringern sich die Probleme zur
Beibehaltung eines konstanten Luftspaltes. Zur
Beibehaltung eines konstanten Luftspaltes wird der
bewegliche Motorteil des einseitigen, flachen
Permanentmagnet-Linearsynchronmotors direkt von den
Lagern der Kabine getragen.By the measures listed in the subclaims
are advantageous developments and improvements of
drive system for elevators specified in
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- Fig.1
- eine schematische Darstellung einer Aufzugsanlage mit einer Kabine mit einem einseitigen, flachen Permanentmagnet-Linearsynchronmotor-Antrieb,
- Fig.2
- eine Ansicht eines einseitigen, flachen Permanentmagnet-Linearsynchronmotors, und
- Fig.3
- einen Querschnitt durch einen einseitigen, flachen Permanentmagnet-Linearsynchronmotor.
- Fig.1
- 1 shows a schematic representation of an elevator installation with a cabin with a one-sided, flat permanent magnet linear synchronous motor drive,
- Fig.2
- a view of a single-sided, flat permanent magnet linear synchronous motor, and
- Figure 3
- a cross section through a single-sided, flat permanent magnet linear synchronous motor.
Fig.1 zeigt eine Aufzugsanlage 1 mit einer Kabine 2 mit
einem flachen Permanentmagnet-Linearsynchronmotor-Antrieb
3. Die Hauptmerkmale dieser Aufzugsanlage 1 sind eine
kompakte und leichte Antriebsstruktur sowie das Fehlen
des Maschinenraums und des Gegengewichts aufgrund der
Verwendung des Permanentmagnet-Linearsynchronmotor-Direktantriebs
3. Die Kabine 2 ist in einem Schacht 4 an
Führungsschienen 5 mittels Führungsrollen 6 geführt und
bedient mehrere Stockwerke 7.1 shows an
Die Kabine 2 ist von einem einseitigen, flachen
Permanentmagnet-Linearsynchronmotor 3 (PM-FLSM)
angetrieben. Ein Sekundärelement 10 des Linearmotors 3
ist mit Permanentmagneten 11 bestückt und an einer Seite
des Schachts 4 befestigt. Ein mit Spulen ausgerüstetes
Primärelement 12 ist an der Aussenseite der Kabine 2
angeordnet. Der bürstenlose, flache Permanentmagnet-Linearsynchronmotor
3 ist zweiphasig ausgeführt, was eine
Reduktion der magnetischen Kopplung zwischen den
Motorphasen zur Folge hat. Durch die Verwendung von
starken Permanentmagneten 11 wie beispielsweise Selten-Erden-Magneten,
insbesondere Neodymium, wird die
Effizienz des Permanentmagnet-Linearsynchronmotors 3
erhöht und das Motorvolumen lässt sich weiter
verkleinern, was zu einer kompakten Motorstruktur führt.
Das Primärelement 12 des Linearsynchronmotors 3 bewegt
sich mit der Kabine 2 entlang des am Schacht 4
angeordneten Sekundärelements 10. Das Sekundärelement 10
dient in diesem Sinne auch als Führungselement für das an
der Kabine 2 angeordnete und mit Spulen ausgerüstete
Primärelement 12. Am Primärelement 12 angeordnete
Lagerungen sorgen für eine Beibehaltung des konstanten
Luftspaltes L zwischen dem Primärelement 12 und dem
Sekundärelement 10.The
Als weitere Ausführungsvariante kann das mit den
Permanentmagneten 11 bestückte Sekundärelement 10 an der
Kabine 2 und das Primärelement 12 am Schacht 4 angeordnet
sein. Ebenso kann der Antrieb als dreiphasiger, flacher
Permanentmagnet-Linearsynchronmotor 3 ausgeführt sein.As a further variant, this can be done with the
Im Vergleich mit einem flachen oder rohrförmigen
Linearinduktionsmotor ist bei einem flachen
Permanentmagnet-Linearsynchronmotor 3 die
Ausgangsleistung pro Volumeneinheit aufgrund des erhöhten
nutzbaren Flusses wesentlich grösser. Das Gewicht des
Permanentmagnet-Linearsynchronmotors 3 kann durch die
Verwendung von starken Permanentmagneten 11 zusätzlich
verringert werden und der Wirkungsgrad wird durch das
Verkleinern der Joule'schen Wärmeverluste erhöht.
Aufgrund dieser Einsparungen ist der Energieverbrauch des
Permanentmagnet-Linearsynchronmotors 3 gegenüber
konventioneller Linearmotorantriebe erheblich kleiner.Compared to a flat or tubular one
Linear induction motor is at a flat
Permanent magnet linear
Fig.2 und Fig.3 zeigen eine Ansicht und einen Querschnitt
des flachen Permanentmagnet-Linearsynchronmotors 3. Das
Sekundärelement 10 mit den Permanentmagneten 11 ist an
mehreren Punkten mittels Befestigungselementen 13 mit dem
Schacht 4 verbunden. Am Primärelement 12 angeordnete
Lagerungen 14, die ebenfalls direkt mit der Kabine
verbunden sind, sorgen für eine Beibehaltung des
konstanten Luftspaltes L zwischen dem Primärelement 12
und dem Sekundärelement 10.2 and 3 show a view and a cross section
of the flat permanent magnet linear
Der flache Permanentmagnet-Linearsynchronmotor 3 hat für
den Antrieb einen Pulsbreitenmodulator (PWM) mit einem
16-bit (oder 32-bit) Single-Chip Mikroprozessor und einer
H-Brücke mit acht IGBT/MOSFET. Es besteht auch die
Möglichkeit, den Permanentmagnet-Linearsynchronantrieb 3
mit einem frequenzgesteuerten Umrichter auszurüsten, der
im Generatorbetrieb des Permanentmagnet-Linearsynchronmotors
3 Energie ins Netz zurückspeisen
kann. Besonders vorteilhaft ist die Netzrückspeisung bei
Hochgeschwindigkeitsaufzügen in hohen Gebäuden. The flat permanent magnet linear
Auf das Sekundärelement 10 des Permanentmagnet-Linearsynchronmotors
3 werden Hall-Effekt-Sensoren
plaziert, die an die Steuerung Positionssignale in Form
von Sinus- und Cosinus-Schwingungen liefert. Zusammen mit
dem frequenzvariablen Antrieb und der Steuerung erzielt
diese Positionsbestimmung auf Basis einer linearen
Inkrementalmessung eine sehr hohe Messgenauigkeit,
typischerweise ±0.5mm. Nach einem Stromausfall des
Antriebs liefert eine Initialisierungs-Phase die genauen,
absoluten Positionssignale.On the
Eine sinusförmige Kommutation in Verbindung mit den von
der Initialisierungs-Phase gelieferten, absoluten
Positionssignalen erlaubt die Erzeugung einer glatten,
stossfreien Antriebskraft mit minimen Kraftspitzen für
den flachen Permanentmagnet-Linearsynchronmotor 3.A sinusoidal commutation in conjunction with that of
the absolute phase supplied during the initialization phase
Position signals allows the generation of a smooth,
smooth driving force with minimal force peaks for
the flat permanent magnet linear
Im Falle eines plötzlichen Stromausfalls des
Permanentmagnet-Linearsynchronmotors 3 können die Spulen
des Primärelements 12 in Kurzschlussstellung gebracht
werden und als dynamische Bremse arbeiten. Die in den
Kurzschlusswindungen des im Generatorbetrieb arbeitenden
Permanentmagnet-Linearsynchronmotors 3 erzeugte
Bremskraft begrenzt die Absinkgeschwindigkeit der voll
belasteten Kabine 2. Beispielsweise bei einer
prozentualen Impedanz der Primärspulen von 5% sollte die
Absinkgeschwindigkeit der Kabine 2 nicht 5% der Kabinen-Nenngeschwindigkeit
überschreiten. Bei einer Kabinen-Nenngeschwindigkeit
von 6m/s würde dieser Wert aufgrund
der Dimensionierung der Spulen des Primärelements 12 auf
0.3m/s limitiert. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass
bei einem Stromausfall die Kabine 2 ohne Verwendung von
zusätzlichen Notstromaggregaten (bspw. Batterien)
automatisch in das unterste Stockwerk gefahren werden
kann. In the event of a sudden power failure of the
Permanent magnet linear
Um die Kabine 2 endgültig anzuhalten, kann eine
konventionelle Bremse, beispielsweise eine normale Bandoder
Trommelbremse, verwendet werden. Auch hier besteht
die Möglichkeit, die konventionellen Bremsen durch kurze,
schmale Linearmotoren zu ersetzen, womit eine noch
kompaktere Struktur der Aufzugsanlage 1 erreicht werden
kann.In order to finally stop the
Die oben beschriebene Aufzugsanlage 1 mit dem
einseitigen, flachen Permanentmagnet-Linearsynchronmotor
3 enthält desweitern die bei Aufzugsanlagen 1 üblichen
Sicherheitseinrichtungen (Fangvorrichtung,
Übergeschwindigkeitsdetektor, Endschalter usw.).The
Claims (6)
- Lift installation in which a linear motor (3) with a primary element (12) and a secondary element (10) is provided, in which the linear motor (3) directly drives a cage (2) guided at guide rails (5) in a shaft (4), in which the linear motor (3) is constructed as flat linear synchronous motor, which is at one side, with permanent magnets (11), and in which bearings (14) are provided, which ensure a constant air gap (L) between the primary element (12) and the secondary element (10), characterised in that the lift installation is without cables and that a single linear motor is arranged on the cage side remote from the boarding side for the cage.
- Lift installation according to claim 1, characterised in that the secondary element (1) is mechanically connected with the cage (2) and the primary element (12) is mechanically connected with the shaft (4).
- Lift installation according to claim 1, characterised in that the secondary element (10) is mechanically connected with the shaft (4) and the primary element (12) is mechanically connected with the cage (2).
- Lift installation according to one of the claims 1 to 3, characterised in that the permanent magnets (11) of the secondary element (1) are rare earth magnets, in particular of neodymium.
- Lift installation according to one of the claims 1 to 4, characterised in that the permanent magnet linear synchronous motor (3) has a pulse width modulator with a microprocessor and an H-bridge with IGBT/MOSFET for the frequency-variable drive.
- Lift installation according to one of the claims 2 to 5, characterised in that Hall effect sensors are arranged on the secondary element (10) of the permanent magnet linear synchronous motor (3).
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