具有電磁製動器的輸送系統的製作方法

2023-07-04 23:33:46 3

專利名稱：具有電磁製動器的輸送系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種具有權利要求1前序部分所述特徵的輸送系統。
背景技術：
現有技術中存在各種各樣能夠將人員或貨物從第一高度水平輸送至第二高度水平的輸送系統。升降機或起重機的移動路徑是純豎直定向的。但是，山區鐵道或登山索道 (尤其是齒軌鐵路)在克服高度差的同時還會產生明顯的水平位移。無論是純豎直定向的移動路徑，還是具有有限斜率、但仍以克服高度差為主要目標的移動路徑，在本申請範圍內都統稱為「大體豎直定向的移動路徑」。現有的輸送系統大多配有旋轉式電動機和用於將電動機的旋轉運動轉化為相關運送裝置的平移運動的繩索牽引系統。這類系統結構複雜，體積龐大。DE 10 2005 017 500 Al掲示ー種具有同步直線電動機的人員輸送系統。為了簡化人員輸送系統的結構並降低其成本，該方案提出用同步直線電動機驅動人員輸送系統， 並且為該同步直線電動機配置無永磁體的齒輪齒條式次級部分，初級部分則固定在輸送人員所用的運送裝置上。初級部分包括用於產生磁場的線圈和永磁體，二者相互作用以便驅動直線電動機，進而達到驅動運送裝置的目的。次級部分未設永磁體，因而防塵抗汙性能極佳。這種直線電動機受系統因素影響實施為短定子電動機，無論在該案所述及的直線電動機還是在本申請案中，「定子」這ー概念都是指可加載電樞電流的元件，與該元件能否會動無關。與永磁體布置在次級部分的常規直線電動機相比，這種直線電動機成本低很多。當移動路徑較長，需要次級部分有較大空間延伸度時，這一成本優勢特別突出。如果不設置旋轉系統所需要的繩索傳動裝置，由直線電動機驅動的輸送系統中也就必然缺少與繩索傳動裝置部分聯接的運行制動裝置和安全制動裝置。

發明內容
有鑑於此，本發明的目的是提高由直線電動機驅動的輸送系統的運行安全性。本發明用以達成上述目的的解決方案為ー種具有權利要求1所述特徵的輸送系統。據此，該輸送系統包括-ー運送裝置，可沿一大體豎直定向的移動路徑運動，-一直線電動機，包括一布置在所述運送裝置上的初級部分和一沿所述移動路徑布置的次級部分，-其中，所述初級部分具有一初級繞組和至少ー個永磁體，-其中，所述次級部分沿所述移動路徑方向具有ー輪廓，所述輪廓包括多個交替布置的槽和齒，以及-其中，所述次級部分上設有ー制動繞組，所述制動繞組所採用的布置方式允許所述制動繞組與所述永磁體相互作用，從而產生用以制動所述運送裝置的制動カ。有利實施方式請參閱從屬權利要求。
如果在沒有外部供能的情況下將永磁電動機中的繞組短路，永磁電動機就會產生制動力，本發明對永磁電動機的這ー特性加以了利用。為了儘量提高正常運行時的電效率， 傳統永磁電動機的繞組所採用的設計使得繞組短路所產生的制動カ僅達到電動機最大推進カ的1/5至1/3左右。這一點不僅適用於旋轉式電動機，也適用於本案重點涉及的直線電動機。如果運送裝置可沿大體豎直定向的移動路徑運動的輸送系統所使用的驅動系統採用經濟型設計，那麼這樣的制動カー般而言是不夠的。移動路徑純豎直定向的升降機更是如此。在本發明輸送系統內部起驅動作用的直線電動機的次級部分具有ー齒條形輪廓。 該次級部分優選不設永磁體且由多個彼此間電性絕緣的單個電エ鋼片構成，以便達到減小鐵損的目的。當永磁初級部分運動吋，次級部分中產生交變磁通。即使當輸送系統全面斷電，不需要為初級部分中的永磁體供電來產生激勵場時， 也會產生這一交變磁通。這種斷電就是故障，此時需要制動運送裝置以避免人身損害和/ 或財產損失。本發明的實現方案是制動繞組布置在次級部分上，使得永磁體的磁場在運送裝置因自身重量和荷載重量而向下運動時在所述制動繞組中產生感應電壓。如果將制動繞組電性短路或者以其他方式激活制動繞組，這個感應電壓就會產生循環電流(「渦電流」)， 以此來對抗引發該感應電壓的起因，即運送裝置的下降運動。也就是會產生一個像渦流制動所能產生的制動力，並且該制動カ完全不受驅動裝置的供能影響。亦即，制動繞組以電磁方式產生理想的制動力，從而避免運送裝置在故障情況(例如斷電)下不受控地向下掉落。布置在次級部分上的制動繞組是ー附加電動機組件，其與直線電動機的驅動無關。因此，在對初級繞組和永磁體進行以優化電動機運行(例如提高效率或者將初級部分重量減至最輕)為目標的設計時，完全不用考慮這個制動繞組。根據本發明的優選設計方案，所述次級部分的齒條形輪廓有助於實現極其簡單的結構，其中，所述制動繞組以單個齒線圈或多個串聯齒線圈的形式布置在所述次級部分的至少部分齒上。這些齒線圈也可以採用傳統的多相定子繞組所採用的星形或三角形接線法，將制動繞組加裝到現有系統中時，這能降低該制動繞組的繞線成本。當直線電動機不處於制動模式吋，制動繞組必須開路運行，以免產生不需要的制動カ。根據本發明的有利設計方案，為能轉換成制動模式，所述輸送系統包括一可將所述制動繞組短路或者可為所述制動繞組連接ー電容器的開關，其中，所述電容器與一制動電阻並聯或串聯。所述開關優選採用能使所述制動繞組在所述輸送系統不通電時短路或者與所述電容器或所述電容器和所述制動電阻所構成的串聯電路或並聯電路連接的配置。藉此確保直線電動機在任何ー種故障情況下都能進入「制動」工作模式。舉例而言，當輸送系統的整個供電裝置發生故障時，採用上述配置的開關能確保制動繞組短路或者與電容器或電容器和制動電阻所構成的串聯電路或並聯電路連接，從而總是能產生制動效果，避免運送裝置因自身重量和荷載重量而不受控地向下掉落。發生故障時，開關ー閉合，制動繞組就會產生與速度有關的制動力。這個制動カ符合力-速度特性，通過為制動系統設定適當的尺寸，這個力-速度特性優選將使得運送裝置儘可能有控制地柔和制動。舉例而言，為了獲得最佳制動特性，可以選擇這樣ー個電容器， 當運送裝置達到理想速度吋，該電容器與制動繞組的電感共同形成諧振頻率。如果選擇這樣ー個電容器，那麼當運送裝置達到理想速度吋，制動繞組的阻抗和該電容器的阻抗就正好相互抵消，如此ー來，與電容器及制動電阻連接的制動繞組的交流阻抗僅取決於該制動電阻。在此情況下，整個感應電壓在制動電阻上發生下降。該制動電阻內轉化成熱量的能量達到最大值。本發明的電磁製動系統只有在初級部分運動時才能發揮作用，因為只有當初級部分運動吋，制動繞組中才會產生感應效果。相應地，所述輸送系統中優選設有一緩衝元件， 該緩衝元件以機械方式為運送裝置制動，直至其完全停止運動，其中，這個緩衝元件布置在所述大體豎直的移動路徑的下端。採用本發明這一有利實施方式時，運送裝置總是在移動路徑的最低端位上停止運動。這一點對於實施為升降機(尤其是載人升降機)的輸送系統而言特別有利，因為這樣能確保乘客總是可以在最底層的明確位置上走出升降機。而當現有技術中的已知載人升降機發生故障吋，乘客艙通常會停留在升降井中的不特定位置上， 所以只有在維修人員將乘客艙送到升降機門所在位置後，乘客才能從升降機中出來。本發明的電磁製動器以被動、非接觸方式進行工作，性能可靠，無磨損，免維護，因而特別適合用來執行安全相關任務。所述制動系統優選僅由兩個非常可靠、耐用的硬體組件構成，ー個是靜止繞組，即所述制動繞組，另ー個是不通電時就閉合的短路開關。此外還可以在升降機常規運行過程中，例如在其空載運行吋，隨時以無磨損的方式自動檢驗檢測該制動系統的有效性。


下文將藉助附圖所示的實施例對本發明進行詳細說明，其中圖1為按照本發明實施方式進行設計的升降系統的示意圖；圖2為本發明實施方式所提供的輸送系統的運送裝置中制動カ與下降速度之間的關係圖；以及圖3為按照本發明另ー實施方式進行設計的另一升降系統的示意圖。
具體實施例方式圖1為按照本發明實施方式進行設計的升降系統的示意圖。這種特殊的輸送系統包括實施為人員輸送艙的運送裝置1。這個運送裝置1上設有直線電動機的初級部分2。相應的次級部分3布置在升降井中。在這ー特殊應用領域，次級部分3沿純豎直定向的移動路徑進行安裝。次級部分3具有齒條結構。亦即，沿該移動路徑交替分布著齒6和每兩個齒6之間所形成的槽。次級部分3由多個彼此間電性絕緣的單個電エ鋼片構成，以便儘量將次級部分3中的鐵損降至最低。此外，次級部分3中不設任何永磁體。產生推進カ所需要的磁場僅由初級部分2產生。為此，初級部分2包括初級繞組4，該初級繞組同樣實施為齒線圏，安裝在初級部分2的齒上。初級部分2每個齒的中央各設有一永磁體5。永磁體5分別沿每個齒線圈的線圈軸布置。電動機原理基於永磁體5的「激勵磁場」和通電初級繞組4的「電樞磁場」，這兩個元件與次級部分的齒形結構相互作用，從而產生直線電動機的磁性推進力。由於次級部分3內部未設任何永磁體，環境因素對圖示直線電動機的影響非常小。傳統直線電動機的永磁體設在次級部分3，只有初級繞組4的線圈布置在初級部分2中， 與之相比，本發明的次級部分3空間延伸度很大，即覆蓋整個移動路徑，因而其製造成本遠低於傳統直線電動機的次級部分。為了使所述直線電動機具有制動功能，特別是在故障情況下能夠產生制動效果， 次級部分3上裝有制動繞組7。這個制動繞組由多個插在次級部分3的齒6上的單個齒線圈構成。齒線圈7單個連接或串聯連接，或者分成多組後再串聯連接。在齒線圈(tooth coil)的這個串聯電路中還設有開關8，僅為運送裝置1制動時閉合該開關。當運送裝置1 正常運行吋，制動繞組7的齒線圈處於開路狀態。開關8採用必須主動斷開的配置，因此它在不通電時處於閉合狀態。藉此確保制動繞組7在斷電時肯定會被短路，從而避免運送裝置1不受控地向下掉落。因此，若想用制動繞組7為運送裝置1制動，就需要將開關8閉合。運送裝置1的下降速度以及由此引起的初級部分的平移運動使得永磁體5在制動繞組7中產生感應電壓。制動繞組7中由此產生感應電流，這個電流所產生的磁場與永磁體5的磁場相互作用。 這ー相互作用所產生的效果是抵消它自身的起因，即運送裝置1的下降速度。換言之就是， 制動繞組7的磁場使運送裝置1得到制動。但是就其本質而言，只有當運送裝置1處於運動狀態吋，才會產生上述電磁製動效果。為了使運送裝置1得到最終制動而停止運動，所述輸送系統還包括圖中未予繪示的緩衝元件，該緩衝元件以機械方式為運送裝置制動，直至其完全停止運動。這個緩衝元件布置在移動路徑的下部區域，即升降井的下端。圖2為本發明實施方式所提供的輸送系統的運送裝置中制動カら與下降速度Vb 之間的關係圖。通過為制動繞組採用能優化制動性能的設計與接線方案，不但能達到必要的制動力，即必要的制動特性F(V)，還能使運送裝置無論在何種負荷條件下始終以穩定而明確的下降速度安全地緩慢下降。制動繞組的設計是以達到理想下降速度為目標，直線電動機的設計是以產生理想推進カ為目標，二者之間完全沒有影響。因此，可以在以理想推進力為目標對直線電動機進行優化的同時將其調整至最佳效率。圖3為按照本發明另ー實施方式進行設計的另一升降系統的示意圖。與圖1所示系統組件相同的系統組件沿用同樣的參考符號。在電動機原理和布置方式方面，本實施方式所使用的直線電動機與圖1所示的直線電動機相一致。不同於圖1的是，次級部分3由四個串接在一起的縱向模塊構成。每個縱向模塊各具有ー個制動繞組7。此外，每個縱向模塊均採用能達到理想的速度-制動カ特性的尺寸。這樣就能將一次性完成設計後的系統以模塊化方式應用於不同長度的升降井， 並且無論升降井長度為多少，系統都將按照相同的力-速度特性發揮制動作用。每個縱向模塊均包括ー開關8，藉助該開關可以將相應的制動繞組7接到電容器9 和制動電阻10所構成的串聯電路上。當升降系統正常運行吋，開關8處於斷開狀態，即制動繞組7處於開路狀態。發生故障吋，開關8將制動繞組7接到上述串聯電路上。電容器9 所採用的尺寸使得其當升降艙處於理想下降速度吋，在故障情況下正好能消除制動繞組7 的電感。因此，感應電壓完全是在制動電阻10上發生下降。如此ー來，運送裝置1下降而產生的動能將在制動電阻10中全部轉化為熱量。制動繞組7的一種替代接線方案是將制動電阻10與電容器9並聯。本發明在次級部分上布置制動繞組這一方案只有與本申請所提出的直線電動機原理(即用於產生「激勵場」的永磁體布置在初級部分，而非像傳統直線電動機那樣布置在次級部分)相結合才能發揮其相應作用。因為只有這樣才能在故障情況下取得理想的感應制動效果。如果將永磁體像常規直線電動機那樣布置在次級部分，發生故障時就產生不了實際制動效果。因而與傳統直線電動機相比，本發明所提出的電動機原理具有系統優勢。
本發明制動系統的優勢在純豎向運行的輸送系統中特別突出，因為主要考慮到人員安全，能否可靠制動對於這類輸送系統而言特別重要。但是，這樣ー種制動系統也非常適用於需要以有限斜率克服一定高度差的輸送系統。因此按照本發明的設想，沿斜率較大但有限的移動路徑輸送人員或貨物的山區鐵道或登山索道也可以配置上述驅動和制動系統。
權利要求
1.一種輸送系統，包括ー運送裝置(1)，可沿一大體豎直定向的移動路徑運動，以及一直線電動機，包括一布置在所述運送裝置(1)上的初級部分( 和一沿所述移動路徑布置的次級部分(3)，其中，所述初級部分( 具有一初級繞組(4)和至少ー個永磁體(5)，以及其中，所述次級部分C3)沿所述移動路徑方向具有ー輪廓，所述輪廓包括多個交替布置的槽和齒(6)，其特徵在幹，所述次級部分( 上設有ー制動繞組(7)，所述制動繞組(7)能夠與所述永磁體(5)相互作用，從而產生一用以制動所述運送裝置(1)的制動力。
2.根據權利要求1所述的輸送系統，其中，所述次級部分C3)不設永磁體。
3.根據權利要求1或2所述的輸送系統，其中，所述制動繞組(6)以單個齒線圈或多個串聯齒線圈的形式布置在所述次級部分(3)的至少一部分齒上。
4.根據上述權利要求中任一項所述的輸送系統，其包括一可將所述制動繞組(6)短路或者可為所述制動繞組(6)連接ー電容器的開關(8)，其中，所述電容器與一制動電阻並聯或串聯。
5.根據權利要求4所述的輸送系統，其中，所述開關(8)採用能使所述制動繞組(6)在所述輸送系統不通電時短路或者與所述電容器連接的配置。
6.根據上述權利要求中任一項所述的輸送系統，其包括一緩衝元件，所述緩衝元件以機械方式為所述運送裝置制動至其完全停止運動，其中，所述緩衝元件布置在所述大體豎直的移動路徑的一下端。
7.根據上述權利要求中任一項所述的輸送系統，其中，所述輸送系統實施為升降機，特別是載人升降機。
全文摘要
本發明涉及一種輸送系統，包括一可沿一大體豎直定向的移動路徑運動的運送裝置(1)和一直線電動機，所述直線電動機包括一布置在所述運送裝置(1)上的初級部分(2)和一沿所述移動路徑布置的次級部分(3)，其中，所述初級部分(2)具有一初級繞組(4)和至少一個永磁體(5)，所述次級部分(3)沿所述移動路徑方向具有一輪廓，所述輪廓包括多個交替布置的槽和齒(6)。為了提高運行安全性，所述次級部分(3)上設有一制動繞組(7)，所述制動繞組所採用的布置方式允許所述制動繞組與所述永磁體(5)相互作用，從而產生一用以制動所述運送裝置(1)的制動力。
文檔編號B66B11/04GK102574478SQ201080045449
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月7日 優先權日2009年10月9日
發明者格哈德·馬切爾科, 澤利科·賈傑蒂克 申請人:西門子公司