專利名稱：具有動態(tài)制動的雙卷繞牽引升降機機械的模塊配置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開總體涉及升降機系統(tǒng)，且更具體地，涉及包括用于雙卷繞牽引升降機的多個馬達的升降機系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
典型的牽引升降機系統(tǒng)包括設(shè)置在井道中的轎廂和配重、相互連接轎廂和配重的多根繩索、和具有與繩索接合的牽引滑輪的機械。牽引升降機的驅(qū)動機械可具有牽引滑輪和電力提升馬達，牽引滑輪具有用于升降機的提升繩索的溝槽，電力提升馬達直接或通過傳動裝置驅(qū)動牽引滑輪。通過牽引滑輪馬達的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動繩索，這導致轎廂和配重在井道內(nèi)的再定位。牽引機械及其相關(guān)的電子設(shè)備以及例如調(diào)節(jié)器和安全部件的外圍升降機部件通常被容納在位于井道上方的機房中。傳統(tǒng)的牽引機械使用交流(AC)永磁提升馬達，其在轉(zhuǎn)子中具有永磁體以便改進機械的效率。然而，傳統(tǒng)的機械受限于相對低的占空比和低速度。這些類型的機械對于較新的建筑而言是不實際的，這些建筑以升降機必須服務(wù)的越來越高的豎直高度而被建造。對于這些正變得越來越普通的較新的建筑物而言，現(xiàn)有的機械可能接近它們的設(shè)計極限。在傳統(tǒng)構(gòu)造的無齒輪升降機機械中遇到的其中一個問題是它們大尺寸和重量。提升馬達占用了相當大的空間且難以被運送至現(xiàn)場并安裝。在大型升降機機械中，從提升馬達傳送轉(zhuǎn)矩至牽引滑輪可能是個問題。對于針對數(shù)千千克的負載和若干米每秒的速度而設(shè)計的升降機而言，具有單個馬達的傳統(tǒng)機械不能通過適合安裝在建筑中的尺寸和重量而形成足夠的轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)速度。這在提升馬達的電力驅(qū)動上強加了特殊要求以允許滿標值地利用馬達，且馬達的尺寸變得難以使用。為了在構(gòu)造具有大豎直高度的結(jié)構(gòu)期間使此類提升馬達就位，需要專門的設(shè)備和大型起重機。此外，馬達和機械的尺寸以及所需面積可能大于升降機的井道的橫截面面積，從而再次要求專門的安裝裝置。特殊要求通常導致復雜的系統(tǒng)或高的價格或兩者。因而，本領(lǐng)域需要開發(fā)一種升降機系統(tǒng)，其有效地利用可提供的空間且在寬范圍的升降機應(yīng)用(包括高的豎直結(jié)構(gòu))上滿足任務(wù)負載和速度要求。此外，需要一種機械，其安裝容易，且可以用普通的建筑起重機通過穿過井道提升該接寫而定位。在牽引升降機應(yīng)用中的另一個問題涉及推進具有單層或雙層轎廂的一個升降機的兩個或更多的升降機傳動系子單元的同步管理的需要。在電源中斷的情況下，需要從正常操作至緊急制動的正確過渡。對升降機驅(qū)動馬達應(yīng)用被動動態(tài)制動是升降機串聯(lián)操作(tandem operation)中的關(guān)鍵部分。該制動系統(tǒng)是當過速和越程狀況發(fā)生時停止升降機的大多數(shù)的唯一的方式。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，用于在稱為雙卷繞牽引升降機機械中的無齒輪升降機的驅(qū)動包括適于驅(qū)動第一滑輪的第一提升馬達和用于驅(qū)動第二滑輪的第二提升馬達。繩索系統(tǒng)從配重豎直地上升至第一機械滑輪，然后其環(huán)繞第一滑輪卷繞大約160度，向下行進至第二滑輪。接下來，繩索系統(tǒng)環(huán)繞第二滑輪且回到第一滑輪，從而環(huán)繞第二滑輪卷繞180度。繩索系統(tǒng)從第一滑輪前進至升降機轎廂。第一和第二滑輪兩者均為馬達驅(qū)動，從而在不使用極大馬達的情況下極大地增加了提升能力。該馬達是永磁同步馬達。驅(qū)動第一和第二滑輪的馬達不是機械聯(lián)接的。在另一個實施例中，公開了一種動態(tài)制動系統(tǒng)。該動態(tài)制動系統(tǒng)包括將兩個馬達并聯(lián)地連接至公共馬達驅(qū)動，同時規(guī)定各個馬達將根據(jù)它的逆變器和控制算法(control logarithm)操作。單個電阻負載箱基于負載、逆變器和馬達的大小設(shè)置了電阻值。該電阻負載箱在兩個馬達之間通過半導體開關(guān)連接。當動態(tài)制動操作時，馬達從逆變器斷開，且在通常連接的矩陣開關(guān)箱中的開關(guān)提供了平滑的動態(tài)制動。


圖1是具有在第一和第二滑輪上的馬達的雙卷繞無齒輪牽引升降機的示意圖。圖2是圖1中的滑輪的側(cè)面立視圖，圖示了雙卷繞裝置。圖3是圖2中的滑輪的側(cè)面立視圖，圖示了雙卷繞裝置。圖4A和4B是在馬達的正常(4A)和緊急0B)操作中的動態(tài)制動系統(tǒng)的電氣連接圖。圖5是具有兩個馬達的備選的升降機系統(tǒng)的側(cè)面立視圖。
具體實施例方式圖1圖示了具有雙卷繞牽引繩索系統(tǒng)11的無齒輪牽引升降機系統(tǒng)10。第一滑輪 13由提升馬達15驅(qū)動，而第二滑輪17由提升馬達19驅(qū)動。功率源21 (例如電力設(shè)施)通過電力線22向驅(qū)動單元23提供電功率。可變頻率下的交流(AC)驅(qū)動功率由馬達驅(qū)動單元23通過電力線M供給至馬達15和19。提升馬達15和19是永磁體AC馬達，其隨著驅(qū)動頻率變化而改變速度。馬達驅(qū)動單元23由控制器25和經(jīng)由線路沈傳送的控制信號控制。馬達驅(qū)動單元23可包括用于將AC輸入功率轉(zhuǎn)換成DC總線上的DC電壓的轉(zhuǎn)換器，和將來自DC總線的DC電壓轉(zhuǎn)換成AC驅(qū)動功率的逆變器(或多個逆變器)，該AC驅(qū)動功率具有由來自控制器25的控制信號決定的頻率。馬達15和19經(jīng)由軸27和28驅(qū)動滑輪13和17，且因而提供增加的轉(zhuǎn)矩以允許系統(tǒng)10在更重和/或更高的升降機系統(tǒng)上使用。繩索系統(tǒng)11連接轎廂33和配重35。繩索系統(tǒng)11可包括一根繩索或可更通常地包括多根繩索，在一些情況下具有多達20根繩索。 繩索由各種材料制成，例如比方說呈纜索形式并作為卷繞繩索的鋼。繩索的數(shù)量和類型將決定滑輪的表面?？紤]了可與本發(fā)明一起使用任何繩索系統(tǒng)，只要該繩索系統(tǒng)另外適合于升降機系統(tǒng)的大小和提升距離。圖1中顯示了兩個繩索系統(tǒng)，其中第一繩索37在合適的終端37a處附接至轎廂 33，上升至第一滑輪13，在37b處環(huán)繞滑輪13通過且在37c處環(huán)繞第二滑輪17通過。第一繩索37然后在37d處再次向上延伸至第一滑輪13，然后在37e處環(huán)繞第二滑輪17，且在合適的終端37f處向下至配重35。類似地，第二繩索39在合適的終端39a處附接至轎廂 33，上升至第一滑輪13，在39b處環(huán)繞滑輪12通過且在39c處環(huán)繞第二滑輪17通過。第二繩索39然后再次向上在39d處延伸至第一滑輪13，然后在39e處環(huán)繞第二滑輪17，且在合適的終端39f處向下至配重35。盡管顯示為1 1繩索布置，但本發(fā)明可與其它繩索布置 (例如2 1) 一起使用。為了增加升降機系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩和任務(wù)潛力，使用了雙卷繞牽引滑輪系統(tǒng)，其中第一或傳統(tǒng)的驅(qū)動滑輪和第二滑輪兩者均具有馬達驅(qū)動。在傳統(tǒng)的機械中，第二滑輪是惰輪。就是說，馬達并不驅(qū)動第二滑輪。馬達15和19兩者可為相同的大小和功率且被控制器25控制，如圖1中所述。備選地，馬達15和19由于它們的牽引能力可能具有不同的大小，例如當?shù)谝换?3和第二滑輪17具有不同程度的卷繞時。如果第二滑輪17具有較少的牽引， 則馬達19可具有較小的尺寸，且相反地，如果第二滑輪具有較大的牽引，則馬達19可具有較大的尺寸。本文描述類型的提升馬達可例如以高達7米/秒的速度操作，且可承載高達 4500kg的任務(wù)負載，從而例如在非常高的建筑中倍增了升降機提升能力的大小和/或升降機行進的距離。圖2圖示了一種方式，其中第一滑輪13與其軸線13c被對準，使得轎廂中心線41 從第一滑輪13的中心線43偏移。類似地，配重35的中心線45從具有其軸線17c的第二滑輪17的中心線47偏移。繩索37和39如以上參考圖1所述而起作用。圖3 (其是圖2的側(cè)視圖)圖示了對于繩索39環(huán)繞第一滑輪13和第二滑輪17的雙卷繞布置。當然，對于用于本發(fā)明中的所有繩索而言相同描述都是真實的。繩索39的一端39a向下延伸至升降機轎廂(未在此處顯示，但以和圖1中相同的方式)，且另一端39f延伸至配重，也由于圖示的便利而未顯示。圖1的轎廂33和配重35提升和降低升降機轎廂。 繩索39被布置成使得當繩索系統(tǒng)提升升降機轎廂時，繩索39從繩索端39a移動，在39b處環(huán)繞滑輪13，在39c處以例如大約160度的卷繞角度向下至滑輪17，且在39e處以180度的角度從滑輪17返回至滑輪13，在39f處環(huán)繞滑輪13且在39g處返回至滑輪17，且隨后以20度的最終角度在39h處向下至配重，經(jīng)過端部39f。卷繞角度可從小于150度至多于 170度變化，且尤其是大約160度。返回角度通過從180度減去卷繞角計算，且當卷繞角度為大約160度時將為大約20度。圖4A和4B圖示了兩種模式下的動態(tài)制動系統(tǒng)61。在升降機系統(tǒng)的正常操作期間，制動系統(tǒng)61顯示在圖4A中，而圖4B中顯示的系統(tǒng)61為緊急制動系統(tǒng)。動態(tài)制動系統(tǒng)61包括一對馬達15和19，例如在先前附圖中顯示的那些，其中各個馬達均驅(qū)動單獨的滑輪。動態(tài)制動系統(tǒng)61、馬達15和19由AC信號63的源提供功率，該 AC信號63例如為60Hz信號，由于受控制器25的控制，其在馬達驅(qū)動23中被轉(zhuǎn)換成直流 (DC)。馬達驅(qū)動23然后使DC信號平滑成平坦信號且將其逆變成AC信號(例如從OHz到 100Hz)，例如用來通過驅(qū)動線路73和75驅(qū)動馬達15和19。隨著升降機在正常方式下上升和下降，能量流進和流出馬達驅(qū)動23。圖4A圖示了在正常使用期間系統(tǒng)61的操作。然而，在超速和/或超程的狀況下，特別是當任何機械制動系統(tǒng)失效時，將需要動態(tài)制動。應(yīng)該指出的是存在與用于升降機系統(tǒng)中的馬達相關(guān)的至少一個機械制動，且那些機械制動通常足以停止升降機的移動。系統(tǒng)61為當機械制動不如意圖那樣發(fā)揮作用時的那些時刻而提供。圖4B圖示了動態(tài)制動實施例。馬達驅(qū)動23適于感測升降機系統(tǒng)是處在緊急模式中，例如當發(fā)生繩索制動或其它機械或電氣失效時。乘客也可觸發(fā)指示緊急事件的緊急開關(guān)或按鈕。馬達驅(qū)動23然后將馬達15和19從功率斷開，如由穿過功率線路73和75的χ 所示。矩陣開關(guān)箱77根據(jù)經(jīng)由線路79來自馬達驅(qū)動23的信號激活包含在其中的開關(guān)，以產(chǎn)生開關(guān)狀態(tài)，其避免導致在馬達15和19之間的相等和相反相電流，從而避免將不充當動態(tài)制動的零制動轉(zhuǎn)矩。當由這些馬達產(chǎn)生的電流被送入電阻箱81時，矩陣開關(guān)箱77維持了馬達15和19之間的速度相等，將能量消散成熱，且導致馬達15和19逐漸停止，且因而停止升降機轎廂。在兩個馬達的情況下，如上所述，當制動電阻驅(qū)散制動能量時，矩陣開關(guān)箱77被布置成使得各個馬達15和19均經(jīng)歷另一個的卷繞。這在馬達15和19兩者的轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生了瞬時制動轉(zhuǎn)矩。在正常操作期間以及在緊急停止期間，控制器25同步馬達15和19兩者的速度和轉(zhuǎn)矩。圖5圖示了串行系統(tǒng)101的二維視圖，串行系統(tǒng)101結(jié)合了被機械地彼此退耦的兩個永磁體(PM)馬達103和105。馬達103和105通過繩索系統(tǒng)111驅(qū)動滑輪107和109， 以提升和降低升降機轎廂113和配重115。繩索系統(tǒng)111包括與滑輪107 —起操作的第一繩索11 Ia和與滑輪109 —起操作的第二繩索111b，使得在其中，第一繩索11 Ia和第二繩索 Illb偏移以經(jīng)過彼此提升和降低升降機轎廂和配重115。圖5的串行系統(tǒng)101還適于與以上在附圖4A和4B中顯示的動態(tài)制動系統(tǒng)61 — 起使用，使得馬達103和105也由以如上所述的方式控制器控制，例如在正常操作期間的馬達驅(qū)動23和在動態(tài)制動中的矩陣開關(guān)箱77。盡管已參考了優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到可在形式上和細節(jié)上做出改變而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于具有升降機轎廂和配重的無齒輪升降機的驅(qū)動系統(tǒng)，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括第一提升馬達；由所述第一提升馬達驅(qū)動的第一驅(qū)動滑輪；第二提升馬達；由所述第二提升馬達驅(qū)動的第二滑輪；以及布置在雙卷繞牽引裝置中的繩索系統(tǒng)，用于提升和降低所述升降機轎廂，使得當由所述第一提升馬達和第二提升馬達驅(qū)動時，所述繩索系統(tǒng)卷繞所述第一滑輪和第二滑輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述雙卷繞牽引裝置被布置成使得所述繩索系統(tǒng)在一端處連接至升降機轎廂，而在所述繩索系統(tǒng)的另一端處連接至配重。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述雙卷繞牽引裝置被布置成使得所述繩索系統(tǒng)經(jīng)過所述第一滑輪，在卷繞所述第一滑輪后延伸至所述第二滑輪，在卷繞所述第二滑輪后從所述第二滑輪返回至所述第一滑輪，然后在卷繞所述第一滑輪后從所述第一滑輪返回至所述第二滑輪，然后在卷繞所述第二滑輪后下降至所述配重。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一滑輪與所述第二滑輪具有不同的牽引，且所述第一馬達和所述第二馬達根據(jù)所述滑輪工作時具有的所述牽引而設(shè)置尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第二滑輪具有較少的牽引且所述第二馬達具有比所述第一馬達成比例地更低的功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一滑輪和所述升降機轎廂各自具有彼此偏移預定距離的中心，且其中所述第二滑輪和所述配重各自具有彼此偏移相同的所述預定距離的中心。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一提升馬達和所述第二提升馬達均受用于提供驅(qū)動功率的控制器控制，所述控制器還互相連接至動態(tài)制動單元，所述動態(tài)制動單元包括矩陣開關(guān)單元，由此所述控制器適于將所述第一提升馬達和第二提升馬達與第一功率連接和斷開，且所述矩陣開關(guān)單元適于將所述第一提升馬達和所述第二提升馬達連接至電阻箱，用于在動態(tài)制動期間接收來自所述第一提升馬達和第二提升馬達的電能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一提升馬達和所述第二提升馬達具有相同功率規(guī)格。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述繩索系統(tǒng)包括多根繩索。
10.一種雙卷繞牽引升降機系統(tǒng)，包括升降機轎廂；配重；第一滑輪；第二滑輪；繩索系統(tǒng)，用于提升和降低所述升降機轎廂和所述配重，所述繩索系統(tǒng)經(jīng)過所述第一滑輪，延伸至所述第二滑輪，經(jīng)過所述第二滑輪，延伸至所述第一滑輪，然后返回至所述第二滑輪；其中，第一提升馬達驅(qū)動所述第一滑輪且第二提升馬達驅(qū)動所述第二滑輪。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的升降機，其特征在于，所述第一滑輪和所述升降機轎廂各自具有彼此偏移預定距離的中心，且其中所述第二滑輪和所述配重各自具有彼此偏移相同的所述預定距離的中心。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的升降機，其特征在于，所述第一提升馬達和所述第二提升馬達均受用于提供第一功率的控制器控制，所述控制器還互相連接至動態(tài)制動單元，所述動態(tài)制動單元包括矩陣開關(guān)單元，由此所述控制器適于將所述第一提升馬達和第二提升馬達與所述第一功率連接和斷開，且所述矩陣開關(guān)單元適于將所述第一提升馬達和所述第二提升馬達連接至電阻箱，用于在動態(tài)制動期間接收來自所述第一提升馬達和第二提升馬達的電能。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的升降機，其特征在于，所述第一提升馬達和所述第二提升馬達具有相同功率規(guī)格。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的升降機，其特征在于，所述繩索系統(tǒng)包括多根繩索。
15.一種用于具有升降機轎廂和配重的無齒輪升降機的驅(qū)動系統(tǒng)，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括第一提升馬達；由所述第一提升馬達驅(qū)動的第一滑輪，所述第一滑輪通過第一繩索系統(tǒng)附接至升降機轎廂；第二提升馬達；由所述第二提升馬達驅(qū)動的第二滑輪，所述第二滑輪通過第二繩索系統(tǒng)附接至所述升降機轎廂，使得所述兩個繩索系統(tǒng)布置成用于提升和降低所述升降機轎廂的配置，使得所述第一提升馬達和第二提升馬達結(jié)合以驅(qū)動所述第一繩索系統(tǒng)和所述第二繩索系統(tǒng)以升高和降低所述升降機轎廂；以及用于向所述第一提升馬達和第二提升馬達提供功率的控制器，所述控制器還互相連接至動態(tài)制動單元，所述動態(tài)制動單元包括矩陣開關(guān)單元，由此所述控制器適于將所述第一提升馬達和第二提升馬達與第一功率連接和斷開，且所述矩陣開關(guān)單元適于將第一提升馬達和第二提升馬達連接至電阻箱，用于在動態(tài)制動期間接收來自所述第一提升馬達和第二提升馬達的電能。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，各個繩索系統(tǒng)在一端處連接至所述升降機轎廂，且在所述繩索系統(tǒng)的另一端處連接至配重。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述第一繩索系統(tǒng)和所述第二繩索系統(tǒng)各自卷繞與其相關(guān)的所述滑輪180°。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一提升馬達和所述第二提升馬達具有相同功率規(guī)格。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述繩索系統(tǒng)包括多根繩索。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，第一滑輪繩索系統(tǒng)和第二滑輪繩索系統(tǒng)偏移以經(jīng)過彼此提升和降低所述升降機轎廂和所述配重。
全文摘要
一種用于無齒輪升降機的驅(qū)動系統(tǒng)，其中第一滑輪和第二滑輪均具有驅(qū)動馬達，驅(qū)動馬達驅(qū)動在由兩個馬達驅(qū)動的雙卷繞牽引裝置中的一組繩索，以提升和降低升降機轎廂。驅(qū)動系統(tǒng)還包括動態(tài)制動系統(tǒng)，其具有矩陣開關(guān)單元，用于將驅(qū)動馬達與驅(qū)動功率的源連接和斷開，且與電阻箱斷開和連接，以便在動態(tài)制動期間接收來自驅(qū)動馬達的電能。
文檔編號B66B1/34GK102448867SQ200980159597
公開日2012年5月9日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者B·J·沃森, J·L·赫巴, M·J·哈德斯蒂, R·N·法戈, S·R·尼科爾斯, Z·皮奇 申請人:奧的斯電梯公司