电梯设备的线性驱动系统和具有线性驱动系统的电梯设备

摘要

一种具有电梯轿厢(24)和永磁体线性驱动系统的电梯系统(1)，永磁体线性驱动系统具有静止部分(20)和可移动部分，当永磁体线性驱动系统在驱动中受到控制时，可移动部分沿着静止部分(20)移动。电梯轿厢(24)被布置成背包构造。静止部分(20)具有两个倾斜的相互作用表面(a1、a2)，两个倾斜的相互作用表面(a1、a2)具有0°至180°的角度。可移动部分包括两个单元(21)，所述两个单元(21)共同地布置在电梯轿厢(24)的后侧上并与电梯轿厢(24)型面配合连接，从而在驱动控制的情况下两个单元(21)中的每一个产生沿着相互作用表面(a1、a2)中的一个的移动，以便移动电梯轿厢(24)。

说明书

技术领域

本发明的主题涉及一种具有线性驱动系统的电梯设备，所述线性驱动系统具有静止部分和可移动部分，所述静止部分的纵向轴线沿电梯设备的竖井垂直布置，当线性驱动系统在驱动中受到控制时可移动部分沿静止部分移动；以及一种用于电梯设备的线性驱动系统，所述电梯设备具有线性驱动系统，所述线性驱动系统具有静止部分和可移动部分，所述静止部分的纵向轴线沿电梯设备的竖井垂直布置，当线性驱动系统在驱动中受到控制时可移动部分沿静止部分移动。

背景技术

各种具有线性电动机驱动系统的电梯设备是已知的。然而，在那种电梯设备中出现了非常多的问题，所述问题在以前只能被部分解决。这尤其是因为下面的事实：所述问题部分地完全相反、且所述问题中一个问题的孤立解决方案经常引起其它方面的问题。

下面通过示例说明此冲突。线性电动机驱动系统，特别是使用永磁体操作的线性电动机驱动系统在第一(或静止)部分与第二(或可移动)部分之间具有非常高的吸引力。如果利用这种永磁体线性电动机不仅作为直接驱动系统，而且作为电梯轿厢的支撑装置，那么必须保证能够精确和安全地引导电梯轿厢。关于此，图1A、1B和2A、2B显示了具有永磁体线性驱动系统的电梯设备的不同的基本构造。

在图1A和1B显示的构造中，电梯轿厢13被永磁体线性驱动系统10、11在y方向上沿电梯竖井移动。这种永磁体线性驱动系统典型地包括静止部分10，所述静止部分10被紧固到轴上；和可移动部分11，所述可移动部分11被紧固到电梯轿厢13上。从图1B中的俯视图可以看到的是，在这种构造中在y-z平面内没有实现引导，从而另外的导靴必须设置在电梯轿厢13上以沿着导轨12引导电梯轿厢13，所述导轨12布置在靠近电梯轿厢13的左侧和右侧上。从专利申请EP0785162A1可以得到可供比较的电梯设备。

另一基本构造显示在图2A和2B中。如可以从图2B中的俯视图看到的，永磁体线性驱动系统包括静止部分10和两个可移动部分12。因此在y-z平面内实现了引导。然而，为了避免在x-y平面内倾翻(或倾斜)，同样需要导轨，或电梯轿厢13由另外的支撑装置例如居中安装在电梯轿厢内的缆绳12’运送。

因此前面已知的方法技术上复杂，在电梯竖井中需要很多材料和空间，由此也是成本密集的。

另外，已知的解决方案不适于或仅有条件地适于背包结构的电梯设备，所述背包结构因为结构上或美观的原因只需要电梯竖井的一个壁用于驱动、支撑装置，和导引器。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种电梯设备，所述电梯设备使用线性电动机驱动系统，且在电梯竖井内需要很少的空间。

对于电梯设备而言上述目的通过以下实现：

所述电梯设备具有电梯轿厢以及具有静止部分和可移动部分的线性驱动系统，所述静止部分的纵向轴线沿电梯设备的竖井壁垂直布置，当线性驱动系统在驱动中受到控制时可移动部分沿静止部分移动，且

所述电梯轿厢布置成背包结构，并能够被线性驱动系统沿静止部分移动；

所述静止部分具有至少两个倾斜的相互作用表面，所述相互作用表面与纵向轴线平行地延伸并位于具有0°至180°角度的平面内，且所述相互作用表面的表面法线定向为朝向电梯轿厢；和

所述可移动部分包括至少两个单元，所述至少两个单元被共同地如此布置在电梯轿厢的后侧并与电梯轿厢型面配合(或机械上确定地)连接，从而当驱动控制被实施时，两个单元中的每一个沿着相互作用表面中的一个产生移动，以便移动电梯轿厢。

本发明的进一步的目的是提供一种线性电动机驱动系统，所述线性电动机驱动系统用于背包构造的电梯设备。

对于线性驱动系统而言上述目的通过以下实现：

一种具有静止部分和可移动部分的、用于电梯设备的线性驱动系统，所述静止部分的纵向轴线沿电梯设备的竖井壁垂直布置，当线性驱动系统在驱动中受到控制时，可移动部分沿静止部分移动，且

所述静止部分具有至少两个倾斜的相互作用表面，所述相互作用表面与纵向轴线平行地延伸并位于具有0°至180°之间角度的平面内；

所述静止部分被设计用于安装在电梯竖井的后壁或建筑物墙壁的前面或电梯竖井的后壁或建筑物墙壁上；和

所述可移动部分包括至少两个单元，所述至少两个单元在轿厢框架处被型面配合地共同安装在电梯轿厢的后侧，

其中所述线性驱动系统被设计成，当线性驱动系统在驱动中受到控制时，通过可沿静止部分移动的单元移动电梯轿厢。

本发明的从属权利要求提供了更加有利的特征。

附图说明

下面将通过实施例的示例和参考附图，更详细地描述本发明，附图如下：

图1A显示了具有线性驱动系统的第一电梯设备的一部分的示意侧视图；

图1B显示了根据图1A的第一电梯设备的示意俯视图；

图2A显示了具有线性驱动系统的第二电梯设备的一部分的示意侧视图；

图2B显示了根据图2A的第二电梯设备的示意俯视图；

图3显示了具有线性驱动系统的第三电梯设备的一部分的示意侧视图，其中涉及背包结构的电梯设备；

图4A显示了根据本发明的、具有两个可移动部分的第一电梯设备的一部分的示意透视图；

图4B显示了根据本发明的、根据图4A的第一电梯设备的示意俯视图；

图5A显示了根据本发明的第二电梯设备的一部分的示意俯视图；

图5B显示了根据本发明的第三电梯设备的一部分的示意俯视图；

图6A以示意截面图解显示了根据本发明的线性驱动系统的静止部分的进一步示例；

图6B以示意截面图解显示了根据本发明的线性驱动系统的静止部分的进一步示例；

图7A显示了根据本发明的、具有四个可移动部分的第四电梯设备的一部分的示意俯视图；

图7B显示了根据本发明的、具有辅助导引器的第五电梯设备的一部分的示意俯视图；和

图8显示了根据本发明的、具有紧急导引器的第六电梯设备的部分视图。

具体实施方式

其中技术/机械构件典型地仅安装在一个竖井壁上的电梯设备的构造是已知的。这种构造也被称为背包构造，因为电梯轿厢像背包一样对称地位于轿厢框架上，所述轿厢框架设置有支撑装置并在一侧被悬挂和引导在电梯竖井中。由于只有一个竖井壁被占用的事实，电梯轿厢的三个其它壁可自由选择为入口并因此可以具有多达三个轿厢门。在谈及侧背包构造的情况下，所述至少一个轿厢门可以与被设置用于技术/机械构件的后壁连接，或者所述至少一个轿厢门可以被安装在电梯轿厢的、设置成与此后壁相对的前壁上(这被称为正常背包构造)。关于此，专家提出了许多实现的可能方案。

背包原理现在转用到图3中的具有永磁体线性驱动系统的电梯设备，且图3是非常示意的图解。如图3中所示，电梯轿厢14位于L形轿厢框架上，永磁体线性驱动系统的可移动部分11被紧固在所述轿厢框架的垂直部件上。驱动器(或称之为驱动系统)的静止部分10被与电梯竖井垂直地(与图1A中的布置类似地)紧固。在可移动部分11与静止部分10之间存在很强的吸引力，所述吸引力定向在法线方向，并由F_N表示。如果驱动系统在驱动中以适当的模式和方式受到控制，那么电梯轿厢14可以如所示地被力矢量F_auf和F_ab向上或向下移动。在所图示结构的背包构造的情况下出现了由有负载或没有负载的电梯轿厢14的重量F_K引起的扭矩D，所述扭矩D如双箭头所示地作用在永磁体线性驱动系统上。

对于此背包构造，很明显需要专门的措施以便保证能够精确和安全地引导电梯轿厢14。然而，如果采用已知的方法，这些导引器将迫使另外的机械引导元件靠近电梯轿厢14(例如，如图1B中所示的横向导轨12)和/或在电梯轿厢14之上(例如，如图2A中所示的引导缆绳12’)。

根据本发明，完全不同的方法得到采用。下面参照示意图4A和4B描述所述完全不同的方法。

图4A显示了竖井后壁26的一部分的示意透视图，所述竖井后壁26具有用作直接驱动器的永磁体线性驱动系统的部分20、21。驱动系统的静止部分20(也被称作支撑柱)被紧固到竖井后壁26上并具有纵向轴线L_y，所述纵向轴线L_y与y方向平行地延伸。与先前已知的静止部分不同，彼此相对地布置在斜面上的至少两个相互作用表面a1、a2设置在静止部分20处。

而且，驱动系统包括至少两个可移动部分21(也被称作单元)，其中可移动部分21中的每一个与相互作用表面a1、a2中相应的一个表面相关联。在y方向上标定的相互作用长度b与每一个相互作用表面a1、a2相关联。相互作用长度b是在可移动部分21的端部引导点与中心之间的长度。从而在端部引导点出现排斥力，在可移动部分21的中心点产生吸引力。相互作用长度b由此是防止电梯轿厢24在x-y平面内倾翻(或称之为倾斜)移动的有效长度。相互作用长度b延伸过电梯轿厢24的部分区域，且相互作用长度b小于电梯轿厢24的高度。如果驱动系统在驱动中以适当的模式和方式受到控制，那么电梯轿厢24可以被力矢量F_auf和F_ab如图示地向上和向下移动。吸引力F_N被力矢量F_auf和F_ab相除的比率被称为力比K。力比K典型地在2-20的范围内，优选地在3-10的范围内。

在图4B中通过显示可以看到的是电梯轿厢24被布置成背包构造。为了能够表述电梯轿厢24的特征，在图4B中图示了在轿厢重心作用的旋转轴线D_x、D_y和D_z。在可移动部分21与静止部分20的相互作用表面a1、a2之间存在很强的吸引力，所述吸引力定向在法线方向并再次用F_N表示。轿厢重心与相互作用表面a1、a2之间的间隔如作用线L_x所表示。根据图4B，相互作用表面a1、a2的、在z方向上延伸的中心连接线被用作确定所述间隔的参考。作用线L_x因此是轿厢重心与此中心连接线之间的最短距离。为了永磁体线性驱动系统的效率最优化，部分20、21被最小可能的气隙间隔开。所述气隙例如是1毫米宽。在构造关系中，气隙具有下面的优点：它能够使可移动部分21中每一个在对应的静止部分20上的非接触引导成为可能。电梯轿厢24的垂直运动由此在静止部分上通过永磁体线性驱动系统经由可移动部分21被非接触地引导。

通过相互作用表面a1、a2相对于彼此的倾斜定向，根据本发明导致了空间的即三维作用的引导。由此，电梯轿厢24围绕旋转轴线D_x、D_y和D_z的旋转或倾斜被防止。通过此新颖的组合，特别地，由背包组合引起的扭矩(图3中扭矩D)被吸收。换言之，对电梯轿厢24的偏心悬挂的缺点的弥补通过永磁体线性驱动系统的专门设计提供。作用线L_x长度被相互作用长度b除的比率被称为偏心率L_x/b。所述偏心率典型地为0.1-1.6，优选地为0.2-0.8。

在本上下文中使用对永磁体线性驱动系统的表达，以便表示包括由永磁体激励的同步线性电动机的直接驱动系统。永磁体线性驱动系统的静止部分的对应表面被称为相互作用表面，因为相互作用发生在驱动系统的所述表面与可移动单元之间。

代替包括至少一个永磁体的线性驱动系统，也可以使用包括至少一个层结构的线性驱动系统，所述至少一个层结构具有至少一个线圈。可移动部分可以被认为是通过将不同的层施加到基板上产生的分层结构。

所述层可以被连续施加并可以被任选地适当构造。如此，具有不同特性的材料的三维结构可以被施加到基板上。各个层可以由电绝缘材料组成或包括电绝缘材料的区域。导体轨道可以由导体轨道部分组成，所述导体轨道部分相应地形成在层结构的不同的层内。导体轨道的各个部分可以跨越例如不同的平面并在跨越区域内被电绝缘层分开。而且，存在下面的可能性：将导体轨道的各个部分布置在由中间层分开的不同层内、并在中间层内设置导电区域，所述导电区域形成在导体轨道的这些部分之间的电连接。

所述类型的层也可以被施加到基板的两侧上并被任选地构造。并且例如作如下设置：导体轨道的第一部分形成在基板的第一表面，且导体轨道的第二部分形成在基板的第二表面，其中在第一和第二部分之间形成电连接。这使得可以将特别复杂的几何结构施加到导体轨道上。

在可移动部分的变型中，导体轨道的至少一部分可以具有例如线圈的结构，其中每一个线圈包括一个或更多绕组。所述线圈可以被布置在基板的一侧上，但是所述线圈也可以由导体轨道的不同部分组成，所述导体轨道的不同部分被布置在基板的不同侧上并被电连接在一起。

在可移动部分的进一步变型中，导体轨道的几个连续布置的部分可以每一个具有线圈的结构，其中所述线圈以如此方式构造，即在电流流过导体轨道的情况下，相邻的线圈产生具有不同极性的相应的磁场。导体轨道可以如此方式布置，即例如在导体轨道供有直流电流的情况下，在可移动部分的表面产生了静磁场，所述静磁场的极性沿着可移动部分相对于静止部分可移动的方向上具有周期性的极性反向。如此，可以构造用于提供很大数量的磁极的可移动部分。利用导体轨道的适当布置，在基板上可以获得的面积可以被有效地利用。在线性驱动系统的操作期间，这与线性驱动系统效率的最优化相关，且可移动部分相对于静止部分移动可以得到精确的控制。

下面进一步详细解释本发明。

所述两个倾斜的相互作用表面a1、a2与纵向轴线L_y平行延伸，并位于角度W大于0°至小于180°(即0°＜W＜180°)的平面内。相互作用表面a1、a2的表面法线朝向电梯轿厢24倾斜。

角度W的大小是力比K和偏心率L_x/b的函数。考虑到任意选定的安全条件、且所述安全条件只是吸引力的20％就足以稳定偏心装载的背包电梯，产生下面的关系式：sin W/2＝5*(L_x/b)/K。所述角度W优选地位于20°至160°之间。例如，对于偏心率为0.7且力比K为4，角度W为大约120°。

可移动部分包括至少两个单元21，所述至少两个单元21通常如此布置在电梯轿厢24的后侧27上并与电梯轿厢24型面配合连接，以致在驱动控制的情况下，两个单元21中的每一个沿着相互作用表面a1、a2中的一个产生向上或向下的移动。所述电梯轿厢24从而可以被向上或向下移动。

由于两个相互作用表面a1、a2的倾斜布置，驱动系统的吸引力F_N至少部分地提供彼此补偿。这有助于避免以前的具有永磁体线性驱动器的驱动系统的很高的吸引力和摩擦损失的缺点，所述摩擦损失与吸引力相联系。

而且，在图4B中可以看到的是，电梯轿厢24在后侧27具有轿厢框架25或等同装置，一方面两个单元21被型面配合(或机械上确定)地安装在轿厢框架25或等同装置上，另一方面，所述轿厢框架25或等同装置被设计成偏心支撑电梯轿厢24。

在实施例的图示示例中，电梯设备被设置在电梯竖井内，其中根据本发明只需要竖井后壁26的结构用于接受电梯设备的机械/技术元件。

图5A和5B显示了根据本发明电梯设备1的实施例的两个进一步的示例的部分的俯视图。竖井后壁26被示出。驱动系统的静止部分20被布置在此竖井壁26处或前面。静止部分20具有至少两个倾斜的相互作用表面a1、a2。尽管根据图5A的实施例的示例中的相互作用表面a1和a2彼此远离地倾斜，但是在根据图5B的实施例的示例中相互作用表面a1和a2朝向彼此倾斜。所述角度W大约是120°。

驱动系统的吸引力F_N可以分解为分力F_Q(横向力)和F_H(保持力)。两个单元21的两个横向力提供了彼此补偿，因为它们都与z方向平行却彼此方向相反。实际上，电梯轿厢24由保持力F_H支撑。由于此力的部分补偿，在静止部分20与可移动部分21之间存在的摩擦被显著地降低。

根据本发明，静止部分20垂直于纵向轴线L_y的横剖面优选地是多边形，且两个相互作用表面a1、a2的表面法线朝向彼此或彼此远离地倾斜。在两种情况下两个相互作用表面a1、a2面向电梯轿厢24。

借助相互作用表面a1、a2的倾斜布置，特别为电梯轿厢24的由背包构造引起的扭矩D_z提供了补偿。

通过与各个相互作用表面a1、a2相对的单元21的、对应的吸引力F_N，不仅产生了电梯轿厢24围绕旋转轴线D_x(所述旋转轴线D_x与纵向轴线L_y垂直并与电梯轿厢24的后侧垂直地延伸)的旋转稳定性，而且产生了电梯轿厢24围绕旋转轴线D_z(所述旋转轴线D_z与纵向轴线L_y垂直并与电梯轿厢24的后侧平行地延伸)的旋转稳定性。同时围绕旋转轴线D_y的旋转被单元21的横向间隔所防止。

根据本发明，永磁体线性驱动系统的永磁体的吸引力由此起稳定偏心布置的电梯轿厢24的作用，并且起三维稳定和引导的作用。由于偏心作用的重力F_k，用于支撑驱动系统的导引器的反作用力降低从而摩擦力被降低。

通过在电梯设备或对应的永磁体线性驱动系统的设计中改变角度W，对横向力F_Q的补偿和在旋转轴线D_Z上的稳定性可以被固定。由此，永磁体线性驱动系统的静止部分20被用于背包电梯轿厢24的三维导引器。

静止部分20在上部区域具有壁龛或支架a3。如图4A以及7A和7B中所示，支架a3位于静止部分20的上端。支架a3至少部分地被相互作用表面a1、a2围住，并可以用于安装竖井构件。由此，竖井构件例如位置变送器、制动闸的制动器加固结构，或者同时型面配合的保持锁可以被安装在支架a3这里。

其中驱动系统的可移动部分21被紧固在轿厢后侧27的上部区域的实施例的构造特别有利。

所述实施例的构造可以使用或不使用另外的支撑电梯轿厢24的支撑装置实现。这些支撑装置例如是钢或芳族聚酰胺(aramide)线缆或带子，所述钢或芳族聚酰胺线缆或带子将电梯轿厢24与对重连接。

进一步有利的实施例的构造显示在图7A和图7B中。图7A显示了电梯设备1，所述电梯设备1在每一实例中具有两个可移动部分21，所述两个可移动部分21在每个相互作用表面a1、a2的y方向上一个布置在另一个之上。因此，相互作用长度b从第一可移动部分21的端部引导点延伸到相同相互作用表面a1、a2的第二可移动部分21的中心。图7B显示了电梯设备1，所述电梯设备1具有在可移动部分21内的主导引器和在至少一个导靴22内的辅助导引器。尽管可移动部分21中的每一个在两个相互作用表面a1、a2中的一个上被引导，且所述两个相互作用表面a1、a2相对于彼此偏斜地倾斜，但是导靴22在导轨上临近静止部分20被横向引导。根据图7B，相应的导靴22图示为在每一相互作用表面a1、a2的静止部分20的左侧和右侧上。因此，相互作用长度b从导靴22内的端部引导点向上延伸到相互作用表面a1、a2的可移动部分21的中心。

根据本发明，驱动系统的第一部分可以被集成在静止部分20内或可移动部分21内。驱动系统的第二部分然后被设置在相应的另一部分内。

优选地，驱动系统的第一部分的电磁铁的线圈S(诸如可以从例如图8中看到的)位于静止部分20内，同时第二部分21的永磁体在驱动系统的可移动部分内。然而，也可以选择相反的布置。

然而，也可以使用其中第一部分不仅包括线圈也包括永磁体的驱动系统。

图6A和6B以截面显示了根据本发明的永磁体线性驱动系统的静止部分20的进一步的示例。

图8中显示了根据本发明的紧急(或应急)导引器29，所述紧急导引器29在图示的示例中位于轿厢框架25的顶部。

紧急导引器29至少部分地围绕静止部分20或在静止部分20的后面接合，以便在永磁体线性驱动系统故障(例如停电的情形)的情况下或由永磁体线性驱动系统产生的吸引力减少的情况下，防止电梯系统24围绕旋转轴线D_Z倾斜开。紧急导引器29构造成在正常操作中紧急导引器29以自由接触的方式沿静止部分20运转。仅在紧急的情况下紧急导引器29进入机械接合。优选地，紧急导引器29设置在电梯轿厢24的两个上角部。

在轿厢框架25具有驱动系统的图示的背包布置的优点被认为是实际的电梯轿厢24可以(应该)相对于框架25被隔离。

根据本发明的永磁体驱动系统，和对应的电梯设备在竖井设计中有利于节省空间。

进一步的优点是，对于电动机吸引力的补偿部分地由轿厢重力F_K产生的扭矩提供，以及由于通过气隙的非接触引导，没有在传统布置情况下出现的摩擦损失。

优点还在于通过使用至少两个可移动部分21，在驱动中给出了冗余。

在需要时，实施例的不同构造的单独元件和方面可以彼此组合。