ES2677560T3 - Freno de disco de ascensor con imán permanente - Google Patents

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ES2677560T3 ES06750377.1T ES06750377T ES2677560T3 ES 2677560 T3 ES2677560 T3 ES 2677560T3 ES 06750377 T ES06750377 T ES 06750377T ES 2677560 T3 ES2677560 T3 ES 2677560T3
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Abstract

Un conjunto de freno de ascensor (18) que comprende: un miembro de frenado (26) que se mueve entre una posición acoplada y una posición desacoplada; un imán permanente (36) que genera un primer campo magnético (52) para desviar dicho miembro de frenado (26) hacia dicha posición acoplada; y un electroimán (38) accionable para generar un segundo campo magnético (54) opuesto a dicho primer campo magnético (52) para producir movimiento de dicho miembro de frenado (26) desde dicha posición acoplada hacia dicha posición desacoplada; caracterizado porque dicho electroimán (38) está dispuesto dentro de una carcasa (32) y dicho imán permanente (36) es móvil respecto de dicha carcasa (32), donde dicho electroimán (38) comprende una bobina (40) dispuesta dentro de dicha carcasa (32), y que incluye un controlador (50) que controla una corriente suministrada a dicha bobina (40) para generar dicho segundo campo magnético (54) de una manera selectivamente controlada, donde dicho controlador (50) varía la corriente en respuesta a una posición de dicho imán permanente (36) respecto de dicha carcasa (32).

Description

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DESCRIPCION
Freno de disco de ascensor con iman permanente
1. Campo de la invencion
En general, esta invencion se refiere a sistemas de ascensor. Mas espedficamente, esta invencion se refiere a un sistema de frenado de ascensor.
2. Descripcion de la tecnica relacionada
Los sistemas de ascensor incluyen un sistema de frenado para detener y retener una cabina de ascensor en una posicion deseada. Normalmente, un sistema de frenado incluye muelles que fuerzan una placa movil axialmente contra un rotor de freno que tiene material de revestimiento de freno. La friccion resultante entre la placa movil y el material de revestimiento detiene y retiene el ascensor en su sitio. El acoplamiento de la placa movil es conocido en la tecnica como soltar el freno y normalmente constituye la condicion por defecto. La placa movil se desacopla del revestimiento de freno mediante un campo magnetico generado por un electroiman. La fuerza de atraccion generada por el campo magnetico supera la fuerza de los muelles y hace que la placa movil se aleje del rotor de freno. En la tecnica, esto se conoce como levantar el freno.
Los electroimanes utilizados para generar el campo magnetico son inherentemente inestables en cuanto a que las fuerzas de atraccion generadas por el electroiman aumentan a medida que la placa movil se va desacoplando y desplazando hacia una carcasa. La placa normalmente se mueve a traves de un hueco de aire de aproximadamente 0,3 mm entre una posicion acoplada y una posicion desacoplada. El movimiento de la placa a traves de este hueco de aire y el contacto resultante con el rotor de freno o una carcasa puede producir un ruido molesto que se puede ofr dentro de la cabina del ascensor. Los campos magneticos aumentan a medida que las partes ferromagneticas se acercan entre sf, tendiendo a crear una aceleracion de la placa movil al levantarse que puede producir ruidos molestos. La patente japonesa JP 2004 353684 describe un sistema de ascensor donde se utiliza un electroiman para controlar la aplicacion de un freno generando un flujo magnetico igual y opuesto al de imanes permanentes que llevan a cabo el frenado.
Si el campo magnetico disminuye demasiado rapido cuando se suelta el freno, entonces los muelles aceleran la placa movil contra el rotor de freno y la carcasa de freno generando ruido tambien. El ruido del freno se reduce en cierto modo utilizando un circuito de diodos para retrasar el colapso del campo magnetico cuando se suelta el freno. No obstante, dicho dispositivo puede producir retrasos indeseados en el acoplamiento del freno, sin reducir el ruido lo suficiente.
Los dispositivos adicionales con los cuales se intenta reducir el ruido generado por el contacto entre la placa y la carcasa de electroiman incluyen el uso de elementos de amortiguacion elastomericos, tales como juntas toricas. Las juntas toricas amortiguan el movimiento para reducir el impacto y reducir el ruido. Como desventaja, las juntas toricas se someten a deformacion por fluencia lenta, relajacion de esfuerzos y envejecimiento. Con el tiempo estos factores degradan la junta torica produciendo un incremento notable en el ruido, junto con una reduccion en la fuerza que acopla el freno. El aumento en el ruido y la reduccion en la fuerza de acoplamiento en ultima instancia requiere que se reajuste el par de freno, y que se reemplacen las juntas toricas para mantener las caractensticas de amortiguacion de ruido deseadas. Otros dispositivos conocidos incluyen el uso de un tope o almohadilla elastomericos. Dichos dispositivos tambien sufren de una vida util limitada asociada a las juntas toricas.
En consecuencia, existe la necesidad de un sistema de freno mejorado que proporcione la fuerza de retencion y de parada deseada de manera controlada y estable para evitar impactos indeseados y reducir ruidos molestos, mejorar la durabilidad y extender la vida util.
Resumen de la invencion
En terminos generales, esta invencion es un conjunto de freno para un sistema de ascensor que utiliza un iman permanente y un electroiman para estabilizar la aplicacion de un freno.
De acuerdo con la presente invencion, se proporciona un conjunto de freno de ascensor como se reivindica en la reivindicacion 1 y un metodo para controlar un sistema de frenado de ascensor como se reivindica en la reivindicacion 11.
Un sistema de ejemplo disenado de acuerdo con esta invencion incluye un iman permanente que genera un primer campo magnetico en una direccion que produce la aplicacion de una fuerza de sujecion en un disco de freno. Los muelles dispuestos entre una carcasa de electroiman fija y la placa proporcionan una fuerza de desviacion adicional y un ajuste de fuerzas aplicadas en la placa. En un conjunto de freno de ejemplo, cuando el freno se encuentra cafdo o aplicado, la fuerza de atraccion del iman permanente y la fuerza de desviacion de los muelles helicoidales sujetan un disco de freno entre una carcasa fija y una placa movil axialmente.
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El electroiman incluye una bobina que se energiza con corriente de una polaridad adecuada para generar un segundo campo magnetico opuesto al primer campo magnetico. La velocidad y magnitud a la cual se aplica corriente a la bobina produce un segundo campo magnetico controlado y variable. El segundo campo magnetico produce una fuerza de repulsion contra el primer campo magnetico para alejar la carcasa de iman permanente de la carcasa de electroiman. A medida que la distancia entre la carcasa de iman permanente y la carcasa de electroiman aumenta, la diferencia en intensidad de campo entre los dos campos magneticos disminuye hasta que se obtiene una posicion de equilibrio.
Entonces el freno se puede soltar de manera controlada disminuyendo el nivel de corriente electromagnetica para regular el movimiento de la carcasa de iman permanente a medida que se aproxima a la carcasa de electroiman. Un controlador reduce la corriente para la bobina de modo que la posicion de equilibrio se aproxime cada vez mas a la carcasa de electroiman fija y a la posicion de freno cafdo.
En consecuencia, un freno de ejemplo proporciona movimiento y aplicacion controlados del freno de modo que se pueda reducir el ruido sin el uso de cuerpos de amortiguacion que se desgastan y requieren ser sustituidos. Asimismo, el conjunto de freno de ejemplo proporciona un conjunto de freno duradero y estable.
Las diversas caractensticas y ventajas de esta invencion seran evidentes para los expertos en la tecnica a partir de la siguiente descripcion detallada de las realizaciones preferidas en la actualidad. Los dibujos que acompanan la descripcion detallada se pueden describir brevemente como se hace a continuacion.
Breve descripcion de los dibujos
La Figura 1 ilustra de manera esquematica un sistema de ascensor de ejemplo de acuerdo con esta invencion.
La Figura 2 es una representacion esquematica de un sistema de freno de ascensor de ejemplo disenado de acuerdo con esta invencion.
La Figura 3 es una vista esquematica de una cara de un iman permanente de ejemplo de acuerdo con esta invencion.
La Figura 4 es una vista esquematica de una interfaz entre un iman permanente y un electroiman en una posicion de freno cafdo.
La Figura 5 es una vista esquematica de una cara de un electroiman de ejemplo de acuerdo con esta invencion.
La Figura 6 es una vista esquematica del sistema de freno de ascensor de ejemplo en una posicion de freno levantado.
La Figura 7 es una vista esquematica de una interfaz entre el iman permanente y el electroiman en una posicion de freno levantado.
Descripcion detallada de realizaciones preferidas
La Figura 1 muestra de manera esquematica un sistema de ascensor (10) que incluye una cabina de ascensor (12) movil dentro de un hueco de ascensor (14). Un motor (16) mueve la cabina de ascensor (12) de una manera conocida. Un conjunto de freno (18) utiliza un iman permanente en combinacion con un electroiman para estabilizar el accionamiento. El conjunto de freno (18) se monta adyacente al motor (16) para detener y retener la cabina de ascensor (12) en una posicion deseada dentro del hueco de ascensor (14).
Con referencia a la Figura 2, se muestra de manera esquematica un conjunto de freno (18) de ejemplo en posicion de freno aplicado o cafdo. El motor (16) acciona un arbol (28) alrededor de un eje (30). El arbol (28) se extiende desde el motor (16) y hacia dentro del conjunto de freno (18). El conjunto de freno (18) incluye una carcasa fija (20), un disco movil axialmente (22) y una placa movil axialmente (26). El disco (22) incluye material de friccion (24) que acopla tanto la carcasa (20) como la placa (26) cuando el conjunto de freno esta en posicion de freno cafdo. Asimismo, el disco (22) se enchaveta al arbol (28) de una manera conocida para permitir movimiento axial pero evitar movimiento rotacional respecto del arbol (28). El rasgo enchavetado del disco (22) es como se conoce, y se puede proporcionar, por ejemplo, mediante una chaveta dentro de una ranura de chaveta o lomas coincidentes en el disco (22) y arbol (28).
La placa (26) se conecta a una carcasa (34) de iman permanente mediante los pasadores (46). Los pasadores (46) se extienden a traves de las aberturas (48) dentro de una carcasa (32) de electroiman fija. Los imanes permanentes (36) dentro de la carcasa (34) de iman permanente generan un primer campo magnetico (52) que proporciona una fuerza de atraccion hacia la carcasa (32) de electroiman en la direccion indicada por las flechas. Los imanes permanentes (36) incluyen una cara (35) transversal a la direccion del primer campo magnetico (52).
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Con referencia a la Figura 3, y todavfa con referencia a la Figura 2, la cara (35) incluye porciones norte (61) y porciones sur (62). Los iimanes permanentes (36) estan configurados para crear el primer campo magnetico (52). Las porciones norte y sur (61), (62) estan dispuestas alrededor del arbol (28). Las porciones norte y sur (61), (62) estan dispuestas de manera anular alrededor del arbol (28) y tienen forma elfptica. La forma elfptica maximiza la superficie de las porciones norte y sur (61), (62) para la cara (35) de iman permanente. Las porciones norte y sur (61), (62) sobresalen de la superficie de cara (35) una distancia (39) para dirigir las fuerzas magneticas de repulsion y evitar perdidas que podnan degradar la intensidad del campo magnetico.
El primer campo magnetico (52) proporciona una fuerza de atraccion que conduce la carcasa (34) de iman permanente hacia la carcasa (32) de electroiman como se muestra con las flechas (52). El movimiento de la carcasa (34) de iman permanente se transfiere a movimiento de la placa (26) mediante los pasadores (46). El disco (22), a su vez, esta sujeto entre la carcasa (20) y la placa (26) para generar una fuerza de frenado que evita que el arbol (28) rote.
Con referencia a la Figura 4, los imanes permanentes (36) generan continuamente el primer campo magnetico (52) que produce una fuerza de atraccion que conduce la placa (26) hacia la posicion de freno cafdo o aplicado como se muestra con la fecha (60). La intensidad del campo magnetico (52) es de una magnitud requerida para crear una fuerza deseada para sujetar el disco (22) y crear las fuerzas de freno requeridas para una aplicacion espedfica.
Los electroimanes (38) permanecen en un estado sin energfa con el conjunto de freno (18) en posicion de freno cafdo. La carcasa (32) de electroiman esta configurada para cooperar con los imanes permanentes (36) para proporcionar la configuracion coincidente necesaria para producir la magnitud deseada del primer campo magnetico (52).
Con referencia a la Figura 5, los electroimanes (38) incluyen una cara (19) con una serie de bobinas (40) devanadas alrededor de miembros de nucleo (41) y dispuestas de forma anular alrededor del arbol (28). Los nucleos (41) sobresalen hacia fuera de la cara (19) una distancia (45) (Figura 2) para generar la fuerza magnetica de repulsion deseada. La mayor parte del campo magnetico generado por los electroimanes (38) pasa a traves de los nucleos (41). Los nucleos (41) se disponen en paralelo y alineados con los polos (61) y (62) de la cara (35) del iman permanente (36). La cara (19) de electroiman esta configurada para reducir la cantidad de flujo magnetico que cruza el hueco de aire entre ellos. Dicho flujo magnetico que cruza este hueco de aire limita la capacidad de proporcionar una fuerza de repulsion.
Si bien se ilustra una configuracion espedfica, un trabajador con el beneficio de esta descripcion entendena que otra configuracion tambien estana comprendida dentro del alcance de la presente invencion con rasgos que optimizaran las fuerzas de atraccion generadas por los imanes permanentes (36). Por ejemplo, dichos rasgos podnan incluir un hueco de aire deseado y componentes coincidentes que mejoren y optimicen la trayectoria del flujo magnetico para requisitos espedficos de aplicacion.
Con referencia a las Figuras 6 y 7, el conjunto de freno (18) se muestra en posicion de freno liberado o levantado. La placa (26) no esta en contacto de sujecion con el disco (22) en la posicion de freno levantado. Liberar el contacto de sujecion proporciona rotacion del disco (22) y, por ende, del arbol (28). La posicion de freno levantado se proporciona accionando el electroiman (38) para generar un segundo campo magnetico (54) opuesto al primer campo magnetico (52) generado por los imanes permanentes (36). Suministrar corriente desde un controlador (50) (Figura 6) a las bobinas (40) de los electroimanes (38) genera el segundo campo magnetico (54). En un ejemplo, la cantidad de corriente aplicada a las bobinas (40) rige la magnitud de intensidad del segundo campo magnetico (54). Un ejemplo incluye controlar la polaridad de la corriente para dirigir el campo magnetico segun se desee.
El segundo campo magnetico (54) es mayor que el primer campo magnetico (52) generado por el iman permanente (36). La combinacion del primer y segundo campo magnetico (52), (54) da como resultado una fuerza de repulsion general que aleja la carcasa (34) de iman permanente axialmente de la carcasa (32) de electroiman. El movimiento de la carcasa (34) de iman permanente produce un movimiento axial correspondiente de los pasadores (46) y la placa (26). El movimiento axial de la placa (26) libera el disco (22) de modo que no se aplica fuerza de frenado.
Los electroimanes (38) producen el segundo campo magnetico (54) en intensidad proporcional a una corriente aplicada desde el controlador (50). Por consiguiente, controlar la cantidad y velocidad en las cuales se aplica la corriente proporciona control sobre el movimiento de la carcasa (34) de iman permanente. La corriente se controla proporcionalmente de modo que a medida que cambia una distancia entre la carcasa (32) de electroiman y la carcasa (34) de iman permanente, las fuerzas puedan ajustarse en consecuencia para evitar impactos sin control que puedan generar ruidos indeseados.
En el ejemplo ilustrado, los muelles helicoidales (42) se proporcionan entre la placa (26) y la carcasa (32) de electroiman fijada axialmente. Los muelles helicoidales (42) desvfan la placa (26) hacia la posicion de freno cafdo. Si bien se ilustran los muelles helicoidales (42), en la presente invencion tambien se contemplan otros miembros de muelle, tales como arandelas Belleville.
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Los muelles helicoidales (42) proporcionan la fuerza de desviacion en la misma direccion que los iimanes permanentes (36). Los muelles helicoidales (42) tambien proporcionan una funcion de ajuste para equilibrar las fuerzas producidas por los manes permanentes (36) contra las fuerzas producidas por los electroimanes (38). Los muelles helicoidales (42) de ejemplo estan parcialmente dispuestos dentro de cajeras de muelle (43) en la placa (26). Los ajustadores (44) proporcionados para cada muelle helicoidal (42) pueden ajustar la fuerza de desviacion producida por los muelles (42). Los ajustadores (44) tienen una configuracion conocida tal como, por ejemplo, un tapon roscado para cambiar la profundidad de la cajera de muelle (43) y, por ende, la fuerza de muelle correspondiente. El ejemplo ilustrado incluye cuatro muelles helicoidales (42), no obstante, se puede utilizar cualquier cantidad de muelles helicoidales (42) para equilibrar fuerzas y movimiento de la placa (26) como se desee para requisitos espedficos de aplicacion.
Los muelles helicoidales (42) estan dispuestos dentro de las cajeras de muelle (43) en la placa (26). No obstante, los muelles (42) tambien se pueden montar dentro de la carcasa (32) de electroiman. Los ajustadores (44) tienen una configuracion conocida tal como, por ejemplo, un tapon roscado para cambiar la profundidad de la cajera de muelle (43) y, por ende, la fuerza de muelle. En este ejemplo, la intensidad del campo magnetico (54) es suficiente para superar la desviacion de los muelles (42) y el campo magnetico (52) para levantar el freno.
A medida que aumenta la distancia entre la carcasa (34) de iman permanente y la carcasa (32) de electroiman, la diferencia en intensidad entre los dos campos magneticos disminuye hasta que se obtiene una posicion de equilibrio. En la posicion de equilibrio, los imanes permanentes (36) permanecen en una posicion deseada respecto de la carcasa (32) de electroiman fija. La posicion de equilibrio se puede ajustar modificando el nivel actual en las bobinas (40).
Entonces el freno se puede soltar de manera controlada disminuyendo el nivel de corriente para regular el movimiento de la carcasa (34) de iman permanente a medida que se aproxima a la carcasa (32) de electroiman. El controlador (50) reduce la corriente para las bobinas (40) desde la posicion de equilibrio para que los imanes permanentes (36) se aproximen cada vez mas a la carcasa (32) de electroiman fija y a la posicion de freno cafdo.
En consecuencia, el conjunto de freno de ejemplo proporciona movimiento y aplicacion controlados del freno para minimizar el ruido sin utilizar cuerpos de amortiguacion que se desgastan y requieren ser sustituidos. Asimismo, el conjunto de freno de ejemplo proporciona un conjunto de freno duradero y estable.
La descripcion precedente es ejemplar mas que restrictiva. Variaciones y modificaciones de los ejemplos descritos pueden resultar evidentes para los expertos en la tecnica y no necesariamente se alejan de la invencion. El alcance de la proteccion legal proporcionada a la presente invencion solo se puede determinar estudiando las siguientes reivindicaciones.

Claims (12)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un conjunto de freno de ascensor (18) que comprende:
    un miembro de frenado (26) que se mueve entre una posicion acoplada y una posicion desacoplada;
    un iman permanente (36) que genera un primer campo magnetico (52) para desviar dicho miembro de frenado (26) hacia dicha posicion acoplada; y
    un electroiman (38) accionable para generar un segundo campo magnetico (54) opuesto a dicho primer campo magnetico (52) para producir movimiento de dicho miembro de frenado (26) desde dicha posicion acoplada hacia dicha posicion desacoplada;
    caracterizado porque dicho electroiman (38) esta dispuesto dentro de una carcasa (32) y dicho iman permanente (36) es movil respecto de dicha carcasa (32), donde dicho electroiman (38) comprende una bobina (40) dispuesta dentro de dicha carcasa (32), y que incluye un controlador (50) que controla una corriente suministrada a dicha bobina (40) para generar dicho segundo campo magnetico (54) de una manera selectivamente controlada, donde dicho controlador (50) vana la corriente en respuesta a una posicion de dicho iman permanente (36) respecto de dicha carcasa (32).
  2. 2. El conjunto como se menciona en la reivindicacion 1, donde dicho miembro de frenado (26) coopera con una carcasa fija (20) para aplicar una fuerza de frenado, dicho electroiman (38) se fija respecto del movimiento de dicha carcasa (20) y dicho iman permanente (36) de modo que dicho miembro de frenado (26) y dicho iman permanente (36) se muevan conjuntamente.
  3. 3. El conjunto como se describe en la reivindicacion 1 o 2, donde dicha carcasa (32) incluye al menos una abertura (48), y dicho iman permanente (36) y dicho miembro de frenado (26) se acoplan entre sf mediante al menos un pasador (46) que se extiende al menos parcialmente a traves de dicha al menos una abertura (48) en dicha carcasa (32).
  4. 4. El conjunto como se menciona en la reivindicacion 1, 2 o 3, que incluye muelles (42) para ajustar el movimiento de dicho miembro de frenado (26) respecto de dicha carcasa (32).
  5. 5. El conjunto como se menciona en la reivindicacion 4, que incluye un dispositivo de ajuste (44) para ajustar una fuerza ejercida por dichos muelles (42) entre dicha carcasa (32) y dicha placa (26) para equilibrar una fuerza de frenado generada por una combinacion de dichos muelles (42) y dicho primer campo magnetico (52).
  6. 6. El conjunto como se menciona en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde dicho electroiman (38) incluye una pluralidad de conjuntos de bobina (40) devanados alrededor de una correspondiente pluralidad de miembros de nucleo (41) que sobresalen de una cara (19) de dicho iman permanente (36).
  7. 7. El conjunto como se menciona en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde dicho iman permanente (36) incluye una pluralidad de porciones de nucleo norte (61) y una correspondiente pluralidad de porciones de nucleo sur (62) que sobresalen de una superficie de cara (37).
  8. 8. Un conjunto de ascensor (10) que comprende:
    una cabina de ascensor (12);
    un conjunto de motor (16) para mover dicha cabina de ascensor (12); y
    un sistema de frenado (18) que comprende un rotor (22) accionado por dicho conjunto de motor (16) y un conjunto de freno (18) como se menciona en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde dicho miembro de frenado (26) es movible selectivamente para acoplar dicho rotor (22), dicho iman permanente (36) genera un primer campo magnetico (52) que desvfa dicho miembro de frenado (26) hacia el acoplamiento con dicho rotor (22), y dicho electroiman (38) genera un campo magnetico de repulsion (54) opuesto a dicho primer campo magnetico (52) para mover dicho iman permanente (36) controlando de este modo el movimiento de dicho miembro de frenado (26).
  9. 9. El sistema como se menciona en la reivindicacion 8, donde dicho electroiman (38) genera dicho campo magnetico de repulsion (54) de una manera selectiva para controlar una posicion relativa entre dicho miembro de frenado (26) y dicho rotor (22).
  10. 10. El sistema como se menciona en la reivindicacion 9, donde dicho electroiman (38) se dispone dentro de una carcasa (32) fija respecto del movimiento de dicho miembro de frenado (26) y dicho iman permanente (36), dicho miembro de frenado (26) y dicho iman permanente (36) estan acoplados mediante al menos un pasador (46) que se
    6
    extiende al menos parcialmente a traves de aberturas (48) dentro de dicha carcasa (32), y donde dicho iman permanente (36) se dispone en un lado opuesto de dicha carcasa (32) respecto de dicho miembro de frenado (26).
  11. 11. Un metodo para controlar un sistema de frenado de ascensor, comprendiendo dicho procedimiento las etapas 5 de:
    a) generar un primer campo magnetico (52) con un iman permanente (36) para aplicar una fuerza de frenado; y
    b) generar un segundo campo magnetico (54) opuesto a dicho primer campo magnetico (52) con un
    10 electroiman (38) para liberar la fuerza de frenado;
    caracterizado porque dicho electroiman (38) se dispone dentro de una carcasa (32) y dicho iman permanente (36) es movil respecto de dicha carcasa (32) y porque el metodo ademas comprende:
    15 controlar de manera selectiva corriente aplicada a dicho electroiman (38) para controlar una intensidad de
    dicho segundo campo magnetico (54); y
    variar la corriente aplicada a dicho electroiman (38) en respuesta a una posicion de dicho iman permanente (36) respecto de dicha carcasa (32).
    20
  12. 12. El procedimiento como se menciona en la reivindicacion 11 que incluye controlar una posicion relativa entre miembros moviles del sistema de frenado al controlar de manera selectiva una diferencia entre dicho primer campo magnetico (52) y dicho segundo campo magnetico (54).
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PCT/US2006/014326 WO2007120132A1 (en) 2006-04-17 2006-04-17 Permanent magnet elevator disk brake

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ID=38609795

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