電梯系統的制作方法

專利名稱：電梯系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及如權利要求1的前序部分定義的電梯系統以及如權利要求9
的前序部分定義的降低電梯系統中的總功率的方法。
背景技術：
電梯的起重機所需的功率隨包括電梯的負載、速度、行進方向和工作循
環(叩erating cycle )的階段的各種因素而變。盡可能小地保持功率要求以便 使起重機的尺寸和所需電源連接器尺寸最小是有利的。設計成使移動電梯廂 所需的功率最小的傳統解決方案是為電梯系統中的每臺電梯配備平衡重 (counterweight )，平衡重通常被做成這樣的大小，使它的質量對應于滿載電 梯廂的質量的大約50%。當沿著較重方向驅動電梯時，即，當向上驅動負載 超過50 %的電梯廂或向下驅動負載低于50 %的電梯廂時，功率傳輸的主要方 向是從電網到電梯電機。在加速電梯廂速度時，在工作循環的開頭需要最大 瞬時功率。當沿著較輕方向驅動電梯時，電梯廂-平衡重組合的勢能降低，電 梯電機將機械能轉變成電能。沿著較輕方向驅動或制動電梯時產生的功率可 以耗散在分立電阻箱中或可以反饋到電網中。在包含幾臺電梯的電梯組中， 一臺電梯產生的功率可以用于沿著較重方向驅動包含在同一電梯組中的其它 電梯的解決方案也是已知的。但是，將如此產生的功率供應給電梯系統中的 其它電梯要求優化以不同方式裝載的電梯的啟動次序和行進方向，以便保證 系統中的能流(energy flow)在每個時刻都處在平衡狀態。這在電梯系統中 的所有工作狀況下都是不可能的，在這種情況下，產生的功率可能不得不耗 散在電阻中或以某些其它類似方式耗散掉。另一種現有解決方案是與電梯系 統的起重機一起使用儲能器，以允許將電梯系統產生的電功率儲存起來，以 j更以后用于包含在系統中的電梯。例如，說明書US2003/0089557描述了通過 將超級電容器和電池與電梯系統的供電裝備連接，可以降低電梯系統從電網 中獲取的功率的系統。在這個系統中，超級電容器用于使工作循環的開頭的 瞬時功率峰變平坦，并且需要電池降低所需平均功率。
與每臺電梯一起使用平衡重占據了往往可以有利地用于其它目的的建筑 空間。通過省略平衡重，例如，可以在給定尺寸的電梯井中容納比在電梯帶 有平衡重的情況下大的電梯廂。新的有效起重機解決方案使得可以提高電梯 起重機的功率，而不會使起重機的尺寸不合理增大，并且不帶平衡重的電梯 的使用越來越普遍。在不含平衡重的電梯系統中，電梯沿著較重方向行進的 功率要求高于加平衡重電梯系統中的功率要求。相應地，當電梯廂向下運動 時，不帶平衡重的電梯比加平衡重電梯產生更多能量。電網和電梯系統之間 的大功率傳輸提高為了與電源有關的要求，因為額定功率以及電壓和電流的 諧波成分兩者都增大了。當為高功率設計時，配備在電梯系統的電源換向器 中的濾波器很貴。也可能發生建筑物的內部電網不能接收不帶平衡重的電梯 產生的功率，在這種情況下，建筑物的內部電網的電壓將上升。當建筑物配 有幾臺電梯時，無論作為一個電梯組還是不作為一個電梯組，電梯所需的連 接功率很容易增大到使在建筑物中使用不帶平衡重的電梯變得不合理的電 平。盡管它們顯著節省了空間。
通過將儲能器與電梯的電源連接，例如，以說明書US2003/0089557所指 的方式，可以儲存不帶平衡重的電梯產生的一部分能量，供以后消耗。但是， 由于不帶平衡重的電梯產生的功率比加平衡重電梯產生的功率大得多，在電 梯不帶平衡重的情況下，存儲產生的能量所需的超級電容器的尺寸顯著增大， 因此，儲能器將很貴，并且占據很大的空間。而且，超級電容器的服務壽命 是有限的，通常是大約30,000個小時，并且由于漏電流，它們只特別適用于 短期能量儲存。電梯運行時間表和現有電能儲存解決方案的優化不能認為提 供了使未加平衡重電梯系統的電網連接器的尺寸最小的最佳解決方案。
說明書US5712456公開了包含一臺電梯和包括儲存電梯能量的飛輪的電 梯系統。
說明書US5936375公開了包含用作儲能器的飛輪的起重裝備。按照這個 說明書的起重裝備包含一個起重設備。此外，該裝備包含飛輪和控制飛輪的 電機和功率轉換器。
另外，說明書US4657117也公開了將一臺電梯產生的能量儲存在飛輪中 的電梯系統。控制這個系統中的電梯電機的控制裝置是沃德-倫納德(Ward-Leonard 驅動器。
如果電梯儲能器的使用局限于一臺電梯，那么，在包含數臺電梯的電梯
系統中實現儲能器實際上將變得復雜。在那種情況下，每臺電梯都需要分立 儲能器，以及在電梯電機與儲能器之間傳輸功率的分立裝備。

發明內容
本發明的目的是公開包含不帶平衡重的電梯的新型電梯系統，在該電梯 系統中，電源連接功率低于現有系統中的電源連接功率。
本發明的電梯系統的特征像展示在權利要求1的特征部分中的那樣，而 本發明的方法的特征像展示在權利要求9的特征部分中的那樣。本發明的其 它實施例的特征像公開在其它權利要求中的那樣。在本申請的描述部分中也 展示了發明實施例。公開在本申請中的發明內容也可以以除了在所述權利要 求書中所做的那樣之外的其它方式定義。發明內容也可以由幾個獨立發明組 成，尤其當根據顯式或隱式子任務或針對所取得的數個優點或數組優點考慮 本發明時。在這種情況下，從獨立發明構思的觀點來看，包含在所附權利要 求書中的某些屬性可能是多余的。
本發明涉及包含至少一臺運送人員和/或物品的不帶平衡重的電梯的電 梯系統。不帶平衡重的電梯包含功率轉換單元、電梯電機、牽引滑輪、 一組 起重索和電梯廂，并且該電梯系統進一步包含儲存機械能和使儲能器放能的 機構。儲存機械能和使儲能器放能的機構可以安排在電梯系統的直流電壓中 間電路中，安排成控制電梯電機的功率轉換單元也與電梯系統的直流電壓中 間電路連接。儲存機械能和使儲能器放能的機構可以包括包含重物、 一組起 重索和通過該組起重索移動重物的電機和牽引滑輪的加重電梯、和/或飛輪和 電機。電梯系統可以進一步包含儲存電能和使儲能器放能的機構。
在本發明的一個實施例中，電梯系統包含至少兩臺電梯，而該至少兩臺 電梯的功率轉換單元與公用直流電壓中間電路連接。在本發明的 一個實施例 中，電梯系統包含不帶平衡重的至少兩臺電梯，該不帶平衡重的至少兩臺電 梯的功率轉換單元與公用直流電壓中間電路連接。在本發明的一個實施例中， 系統的電梯被安排成電梯組，在該電梯系統中，電梯和儲存機械能和使儲能 器放能的機構可以通過成組控制來控制。在本發明的一個實施例中，電梯系 統進一 步包含使電梯能夠在出現在電源中和/或出現在安排在電網與直流電 壓中間電路之間的功率轉換單元中的干擾狀況下，和/或在出現在安排成控制 電梯電機的功率轉換單元中的故障狀況下工作的機構。
在本發明的降低電梯系統中的總功率的方法中，所述電梯系統包含至少 一臺運送人員和/或物品的不帶平衡重的電梯，該不帶平衡重的電梯包含功率 轉換單元、電梯電機、牽引滑輪、 一組起重索和電梯廂，該電梯系統配有儲 存機械能和使儲能器放能的機構。為了向機械能的儲存器供能，可以使用從 電網獲得的功率和/或由包含在電梯系統中的電梯電機生成的功率。儲存機械 能和使儲能器放能的機構可以用于降低電梯系統中的平均功率和/或降低電 梯系統中的峰值功率。
由于電梯系統所需的連接功率和電梯系統的主熔斷器尺寸小于現有系統 中的連接功率和主熔斷器尺寸，本發明的電梯系統和儲能器布置具有允許經 濟地使用未加平衡重電梯的優點。本發明可取得的另一個優點是，由于降低 了連接功率和可以使用低通濾波器，在未加平衡重電梯系統中可以更容易和 經濟地抑制電網諧波。而且，本發明可以節約電網與電梯系統之間的功率轉 換單元的成本，因為這個單元可以為比過去低的額定功率設計。
本發明可取得的另一個優點是，可以長時間地，例如，在早上和下午高 峰期之間的時間內，甚至在比這個時間更長的間隔內儲存能量。并且，本發 明的電梯系統中的儲能器是環保和耐用的，可以重復供能無數次。


在下文中，將參照幾個例子和附圖描述本發明，在附圖中 圖la代表按照本發明的一個電梯系統；
圖lb至圖lf形象化地示出了在某些時刻按照圖la的電梯系統的電梯廂 和重物在電梯井中的位置；
圖2代表按照本發明的第二電梯系統；
圖3代表按照本發明的一個電梯系統的電梯井的頂視圖4代表按照本發明的另一個電梯系統的電梯井的頂視圖；和
圖5代表按照本發明的第三電梯系統。
具體實施例方式
在未加平衡重電梯系統中，當電梯廂向下運動時，電梯廂的勢能被電梯 電機轉換成電能，而當電梯廂向上運動時，它的勢能增加。與帶平衡重電梯 相比，未帶平衡重電梯所需和產生的功率的瞬時電平較高。功率電平與電梯
的速度成正比。在本發明的電梯系統中，為一臺電梯或數臺電梯配備一個或 多個公用儲能器。本發明的電梯系統包含不帶平衡重的至少 一 臺電梯和儲存 機械能和使儲能器放能的機構。當不帶平衡重的電梯向下運動時，電梯廂勢 能的變化量至少部分可以轉換成儲能器的機械能，并且儲存在儲能器中的能 量可以用于沿著較重方向移動包含在電梯系統中的電梯廂，或當沿著較輕方 向移動時制動電梯廂。就是說，控制儲存機械能和使儲能器放能的機構，以
便將電梯系統中的總功率降低到盡可能低的電平(level)。在這種背景下，總 功率指的是整個電梯系統從電網中獲取或它饋送到電網中的功率。儲存機械 能和使儲能器放能的機構可以用于降低平均總功率，以及電梯系統中的瞬時 峰值功率。
圖la代表包含運送乘客和/或物品的兩個電梯1和2的電梯系統，每臺 電梯包含電梯廂15, 25、 一組起重索14, 24、通過起重索14， 24在電梯井 中移動電梯廂15, 25的電機12, 22和牽引滑輪13， 23和控制電梯電機12， 22的功率轉換單元11， 21。電機12， 22和32最好是永磁體軸向磁通同步電 機，但它們也可以是像徑向磁通同步電機或感應電機那樣的其它電機類型。 牽引滑輪13， 23最好不用齒輪地與電機12， 13耦合，但本發明也可應用于 起重機包含齒輪的電梯系統。電梯系統也可以包含安排成支承數組起重索14， 24，或34之一的轉向輪。電梯系統進一步包含儲存機械能的機構。在例示在 圖la中的電梯系統中，這些機構利用不帶平衡重的第三電梯3，即，所謂的 加重電梯3實現。加重電梯3包含重物36、 一組起重索34、通過該組起重索 34移動重物36的電機32和牽引滑輪33、和控制電機32的功率轉換單元31。 重物36是具有足夠質量的物體，它在結構上可以對應于可從帶平衡重電梯中 熟知的平;[軒重，但也可以以一些其它適當方式實現。例如，可以使用安排成
也可用于像物品儲存或運送那樣的某些其它有用目的的重物。電梯系統進一 步包含整流電源電壓的至少一個功率轉換單元8、直流電壓中間電路5和電 梯控制單元6,所述控制單元被安排成通過信道61， 62和63與功率轉換單 元ll, 21和31通信。功率轉換單元8被安排成與電網7連接。功率轉換單 元8最好是三相四象限轉換器。電梯系統中的所有電梯都與公用中間電路5 連接或與連接在一起的幾個中間電路連接，但系統包含含有分立整流器和中 間電路和通過交流電壓網絡與其它電梯的一臺或多臺電梯也是可以的。電梯 系統中的電梯最好含有與公用熔斷器連接的公用電網連接器。
在下文中，在處在底層的第一用戶呼叫電梯廂，以便到達建筑物的頂層， 并且在第一用戶開始行程之后，第二用戶到達底層和呼叫電梯廂，以便移動
到處在建筑物中途的樓層的示范性狀況下，描述例示在圖la中的電梯系統的 操作。在本例中的開始狀況下，如圖lb所示，電梯廂15和25和重物36都 在電梯井中的中途。
用戶輸入的呼叫被發送到電梯控制單元6，電梯控制單元6命令電梯1， 2的功率轉換單元11, 12之一將電梯廂15， 25送到底層。如果將命令發給 電梯l,那么，電梯廂15將開始向下移動。由于電梯1不含平4軒重，向下移 動空電梯廂15使電機12產生電功率。電梯系統的能量平衡在控制單元6中 受到監視。但是，監視能量平衡的機構也可以安排在不與控制單元6在一起 的其它地方。當電機12開始通過功率轉換單元21向中間電路供電時，控制 單元向功率轉換單元31發出向上移動重物36的命令。可以這樣調整重物36 的加速度和速度，使電梯1饋送到中間電路的至少一部分功率適用于移動重 物36，或如果重物36處在不能移動的位置上，補償出現在電機32和功率轉 換單元31中的損耗。也可以將產生的部分電功率饋送到電網7或包括在電梯 系統中的輔助裝備(在圖中未示出)。當電梯廂15正在到達底層時，開始使 電梯廂15的速度減速。這里，隨著向上運動重物開始減速，從加重電梯3中 獲取制動所需的至少 一部分功率，并且將與重物慢下來的機械能變化相對應 的能量轉換成電機32中的電能，并且通過功率轉換單元1和31和中間電路 5饋送到電機12。圖lc示出了當電梯廂15到達底層后，電梯廂15和25和 重物36的位置。
當加負載電梯廂15開始向頂層移動時，隨著重物36向下移動，可以從 加重電梯3中獲取移動電梯廂所需的至少一部分功率。圖ld例示了第二用戶 呼叫電梯到達底層的狀況。當電梯廂25向下移動時，電機22通過功率轉換 單元21向中間電i 各5供電，并且這個功率的至少一部分可以進一步用在電積j 15中。可以調整加重電梯3的速度和加速度，以便可以利用重物的機械能的 變化產生或儲存電梯1消耗的功率與電梯2生成的功率之間的至少一部分差 值。電梯廂25到達底層之后重物36和電梯廂在電梯井中的位置顯示在圖le 中。當電梯廂25開始向上移動時，電梯1和電梯2兩者都消耗電功率。重物 36繼續向下移動，產生用于電梯1和2的功率，并且如果必要，可以從電網 7中獲取一些所需功率。電梯1和2的乘客到達所希望樓層后的最終狀況展
示在圖lf中。
在例示在lc-lf中的狀況下，重物36的勢能下降，但進入建筑物的電梯 用戶的勢能上升。當用戶離開建筑物時，在降下期間發生的一部分勢能變化 量可以再次儲存在重物36中。上述例子以簡化形式對應于大多數電梯用戶從 建筑物的較低部分行進到較高樓層時，辦公大樓內的早高峰運送狀況。
圖la代表的電梯系統包含運送乘客和/或物品的兩臺電梯，但按照本發 明，該系統也可以只包含一臺電梯或不止兩臺電梯。該系統中的電梯可以形 成一個或多個電梯組，或該系統可以包含數臺獨立電梯。如果電梯形成電梯 組，那么，可以將加重電梯安排成形成電梯系統的一部分，并且可以將調節 能流以便使電梯系統中的總功率保持在低電平上實現成電梯組控制的 一 部 分。
可以將重物36的質量和懸掛率優化成適合每個電梯系統。影響重物的質 量和懸掛率選擇的因素包括電梯系統中的電梯的數量、建筑物的高度和電梯 系統的典型使用。例如，在電梯業務主要由在某些鐘點滿載電梯廂向上移動 和空廂向下移動和在其它鐘點反過來組成的建筑物中，使用以大懸掛率懸掛 的大質量重物，以便使大量勢能儲存在重物中是有利的。相應地，在業務流 變化無常的建筑物中，使用較輕重物和/或懸掛率低的重物是有利的，由于其 慣性較小，有助于使瞬時功率峰變平坦。當將加重電梯用于儲存機械能時， 本發明的電梯系統也可以設想成許多電梯共享公用平衡重的電梯系統。另一 種可能是電梯系統包含不止一臺加重電梯。
盡管重物以與電梯廂相對應的方式在電梯井中移動，但加重電梯不需要 與在旨在運送人員/物品的電梯的情況下所需的那些相對應的安全裝置。加重 電梯的確需要防止重物速度過分增大的安全齒輪或等效機構，但不需要如電 梯通常所需，例如，在廂門打開的時候防止電梯移動的非安全電路裝置與加 重電梯結合。
圖2代表按照本發明的另一種電梯系統。該電梯系統包含與按照圖la的 電梯系統中的那些相對應的部件，但該系統另外包含儲存機械能和使儲能器 放能的第二機構4。按照圖2，儲存機械能和使儲能器放能的第二機構包含安 排成與中間電路連接和通過數據傳輸信道64與控制單元6通信的功率轉換單 元42、電機42和飛輪47。除了重物36之外，當電梯向中間電路5供電時， 通過電機42加速飛輪47，可以將電梯廂的機械能變化量儲存成飛輪的動能。
飛輪的動能可以進一步轉換成供電梯1和2使用的電能。電機42可以是永磁
體軸向磁通同步電機，但也可以是像，例如，磁化可調的推斥式電動機那樣 的一些其它類型電機。
取決于其質量和轉動慣量，飛輪可能比加重電梯更容易適應在出現在電 梯工作循環開頭的功率峰期間接收/產生功率。但是，由于摩擦損耗，飛輪的
動能隨時間減小。如果在飛輪進入旋轉狀態之后不久，系統中不需要能量， 也可以進一 步將儲存在飛輪中的 一部分動能轉換成重物的勢能以便使摩擦損 耗最小，或將它饋送到電網中使它可用于與網絡連接的其它設備。
包含在向儲能器供能和使儲能器放能的機構中的功率轉換單元可以是與 用于向電梯電機供電和控制電梯電機的那個相同的功率轉換單元，由于轉換 器是經過認真測試和已知的批量產品，這可以在成本、可靠性和維護活動方
面受益。
可以優化本發明的電梯系統的能量平衡，以便可以通過從電網中只取出 與補償像電機和功率轉換單元中的電阻損耗和飛機的摩擦損耗那樣，出現在 電梯系統中的損耗、和外圍設備引起的消耗所需一樣多的功率來操作電梯系 統。因此，可以將連接功率降低到非常低的電平。但是，實際上，使用允許 在電網與電梯系統之間傳輸更大功率的額定熔斷器是可取的。
除了機械能儲能器之外，本發明的電梯系統包含儲存電能的機構也是可 以的，這些機構可以是，例如，電池或超級電容器。
重物36的尺寸和形狀和它在電梯井中的位置可優化成使它可以容易地 與不同井結構和電梯系統匹配。圖3和4展示了用在按照本發明的某些電梯 系統中的井結構的頂視圖。圖3代表帶有安排在電梯井100中的電梯廂15、 25和55和重物36的電梯系統。為每個廂體和重物配備了廂體和重物;故安排 成在導軌的路徑上移動的導軌(在圖中未示出)。容納電梯廂15、 25和55和 重物36的井100的各個部分101、 102、 105和103可以通過，例如，混凝土 工事相互分開，或它們可以形成利用，例如，金屬框架與電梯的導軌匹配的 不可分空間。在展示在圖3中的例子中，電梯廂55小于其它電梯廂，并且重 物36^皮;故置成電梯廂55和重物36 —起占據與電梯廂15或25 —樣大的空間。 展示在圖3中的裝置在，例如，電梯井100以前容納以后被不帶平衡重的電 梯取代的帶平衡重電梯的狀況下可能是有利的。按照本發明，由于以前容納 在這些井中的電梯的平衡重所需的空間得到釋放，可以在井部101和102中
安裝比以前大的電梯廂，并且可以利用重物36使未帶平衡重電梯系統的電網 連接功率最小。另一種可能是將電梯起重機安裝在電梯井中，例如，在它的 井壁上，在天花板上，或在一些其它方便的地方。
圖4例示了電梯井200包含以每個電梯廂15、 25和65具有相同尺寸， 并且在打算用于電梯廂的井部201、 202、 206形成的長方形區的外部為重物 36 ^是供可以小于部分201 、202和206的分立部分203的方式安排在井部201 、 202、 206和203中的電梯廂15、 25和65和重物36的井結構。部分201、 202
具有比其它高的高度以便，例如，只有一臺電梯被安排成一直運行到建筑物 的最頂層，而其它電梯廂的路徑被安排成只延伸到建筑物的中途也是可以的。 進一步的可能是，將重物36的路徑安排成短于電梯廂15、 25和65的路徑。
本發明的電梯系統中儲存機械能和使儲能器放能的機構也可以以除了利 用加重電梯或飛輪之外的其它方式實現。儲存機械能和使儲能器放能的機構 也可以通過，例如，與電梯系統一起提供抽運裝置實現，在抽運裝置中，當 電梯電機產生電功率時，將水向上抽運到儲水器中，并且儲存在儲水器中的 能量可以進一步用于為電梯電機產生功率。
在本發明的一個實施例中，電梯系統包含加重電梯和飛輪47，其中，包 含在加重電梯中的重物36的路徑是這樣安排的，飛輪可以處在電梯井中至少 部分在重物36的上面或下面。也可以將飛輪47放置在其它地方，例如，在 電梯帶有機房的情況下，放置在電梯機房中。
在本發明的一個實施例中，電梯系統包含至少兩臺加重電梯。例如，可 以在電梯系統中安排兩臺加重電梯，以便所述加重電梯之一的重物具有比其 它電梯的重物大的質量和懸掛率。在這種情況下，包含較大質量重物的加重 電梯尤其適用于儲存大量能量和其它電梯適用于使快功率峰變平坦。
在本發明的一個實施例中，這樣選擇重物36的質量，使它對應于包含在 系統中的一臺電梯滿載的質量。
在本發明的一個實施例中，重物36的質量對應于兩臺電梯滿載的質量， 而加重電梯的質量甚至可以大于它。在這個實施例中，加重電梯的懸掛率最 好大于系統中的其它電梯的懸掛率。通過增加加重電梯的質量和相應增大它 的懸掛率，可以不增大加重電梯的起重機的尺寸或功率地提高儲能器的容量。
在本發明的一個優選實施例中，電梯系統中的電梯被安排成通過單個主
熔斷器與電網連接的電梯組。每臺電梯包含一個功率轉換單元，這些單元的 每一個都包含電機電源的過電流監視器和熔斷器，所述功率轉換單元與電梯 系統的公用直流電壓中間電路連接。電梯的成組控制最好安排成以這樣的方 式起作用，除了旨在運送人員和/或負載的電梯之外，成組控制系統還控制電 梯組公用的儲能器的供能和放能，以便電梯組和儲能器從電網中獲取或產生 出來進入電網中的功率盡可能低。在電梯系統中存在自由運送容量的時候， 將旨在運送人員和/或物品的電梯系統的電梯用于儲存能量以便提高儲能容 量也是可以的。
本發明的布置也可應用于只包含一 臺不帶平衡重的電梯的電梯系統中。 在由一臺不帶平衡重的電梯組成、為，例如，矮樓建筑物設計和安排成取代 早期帶平衡重電梯系統的電梯系統中，未必將電梯電機生成的功率饋送到電
網通過本發明的方法，由于可以避免或減小能量到電阻箱的饋送，所以可
以達到節能效果。在按照本發明的未加重電梯系統的情況下，不會像在不含 儲能器的系統中那樣遇到電網的容量限制問題。也可以使用單相電源，在這 種情況下，由于可以采用通過功率轉換單元只傳輸和只沿著一個方向傳輸低 功率電平的系統，所以可以使用小型、經濟的整流單元來整流電源電壓。
實現儲存和排放機械能的機構的有利解決方案是可以用于以合理成本實 現儲能器，并且與現有儲能器相比，可以將大量功率儲存在儲能器中的飛輪。
可以設計飛輪的轉速，例如，使它的最大轉速是5000rpm (每分鐘轉數)，但 也可以高于或低于這個值。飛輪可以直接或通過齒輪與電機軸耦合。可以將 飛輪的轉動慣量選擇成適合電梯系統的需要，但也可以是，例如，5, ...， 10 kgm2 (千克.米2)的數量級或更大。甚至可以使用轉動慣量低于5kgr^的小 飛輪。當電梯電機試圖將電功率饋送到網絡時，儲能器使避免大制動電阻的 使用和/或避免電網電壓的增大成為可能。
圖5代表按照本發明的包含一臺不帶平衡重的電梯的電梯系統。用在圖 5中的標號對應于可應用的圖la和2中的那些。按照圖5的電梯系統包含一 臺不帶平衡重的電梯1、儲存機械能和使儲能器放能的機構4、和整流單元9， 在例示在圖5中的實施例中，整流單元9是單個整流器，但按照本發明，它 也可以是，例如，三相四象限整流器。儲存機械能和使儲能器放能的機構4 與直流電壓中間電路5連接，并且它們包含飛輪47、電機42、和轉換單元 41。該系統進一步包含當對電機的供電被接觸器72中斷時能夠全速動態制動
的機構71、和在轉換單元11出現故障期間使電梯能夠工作的機構，所述機
構包含開關73。該電梯系統通過從飛輪47中獲取工作所需的功率，甚至在 電源或整流單元9出現故障期間也可用于應急運送。
按照圖1的電梯系統按如下工作。在電梯被設置成沿著較重方向運動之 前，通過從電網7中獲取功率加速飛輪7使飛輪累積動能。當沿著較輕方向 行進時，也可以從電梯1中獲取飛輪47的能量。在開始操作電梯之前，可以 向儲能器供能，例如，數十秒。當沿著向上方向驅動電梯廂15時，如有必要， 從儲能器4中獲取升起電梯廂所需的一部分功率和從電網7中獲取另一部分 功率。因此，由于可以限制流過的峰值功率，可以使用額定功率低的整流單 元9。功率轉換單元41現在可以起無控六脈沖二極管整流器的作用。當電梯 廂15向下移動時，將能量供應給飛輪47，功率轉換單元41起換向器的作用。 取決于包括儲能器的容量、電梯1的速度和負載、和功率轉換單元9的結構 的各種因素，如有必要，該系統可以進一步包含電阻箱和/或對電網7供應的 可能性，但也可以將儲能器4設計成避免電阻箱或對電網供應的可能性。在 圖5中的系統中，也可以安排成，例如，在制動器出現故障的情況下，動態 地制動電機。與動態制動一起，可以將能量供應給飛輪47,并且甚至在全速 時也可以動態制動。動態制動可以通過當對電機的供電被接觸器72中斷時將 功率傳遞到飛輪的二極管71完成。在功率轉換單元11出現故障期間，從電 網7到電機12的供電可以安排成通過開關73將功率轉換器41的輸出端與電 機12經由功率轉換單元41進行。也可以將當單元9出故障時允許功率轉換 單元41用作整流器取代這個單元9的開關加入圖5中的電梯系統中。
在本發明的一個實施例中，中間電路5的電壓增大到高于電源電壓7的 值，例如，增大到600， ...， 700V,以便使功率轉換單元的尺寸最小。在本 發明的一個實施例中，將直流電壓中間電路的電容器安排成小型的，因此， 無需單獨對電梯系統的直流電壓鏈路充電。
在對電梯系統供電的電源出現故障的情況下，傳統上必須使用像電池那 樣的應急功率將電梯乘客運送到最近著地點。電池涉及到包括服務壽命短和 由于很少使用電池，當需要時它們未必處在工作狀態的問題。在本發明的一 個實施例中，在電源出現故障的情況下，可以將電梯系統的儲能器用于移動 電梯廂。在處在電網與電梯系統的直流電壓中間電路之間的功率轉換單元發 生故障的狀況下，也可以將儲存在儲能器中的能量用作應急功率。應急功率
生成器，即，在這種情況下，用于向儲能器供能和使儲能器放能的電機產生 的功率的整流可以利用簡單六脈沖整流器實現。在儲存在飛輪中的能量當中， 可以將差不多95%的能量用于應急功率操作。
在電梯不帶機房的情況下，常常必須在由于為了檢查、保養或修理工作而不得不接近電梯機器或它的部件的原因引起的干擾狀況下移動電梯廂.本發明的一個實施例中，電梯系統是不帶機房的電梯系統，在該電梯系統中， 至少將電梯起重機和對電梯供電所需的裝備放置在電梯井中或它的附近，以 便不用為它們配備獨立機房。通過使用從儲能器獲取的能量，可以將電梯廂 移動到不妨礙接近需要接近的地方的位置，以便進行維護和/或修理操作。
本發明的電梯系統可以利用像，例如，230 V或400 V的電壓那樣的不同 電源電壓實現，但比這個電壓高的電壓也是可以的。
在本發明的一個實施例中，電梯系統包含可以是單相230-V整流器或三 相400-V整流器的低功率，例如，大約2-kW整流單元、可以具有，例如， 大約10kW的額定功率的向電機饋電的功率轉換單元、可以是與安排成向電 梯電機饋電的功率轉換單元類似的10-kW轉換單元的向驅動飛輪的電機饋電 的功率轉換單元、永石茲體同步電機、和與它耦合的飛輪。
在本發明的一個實施例中，儲存機械能和使儲能器放能的機構包含與電 梯系統中的電梯之一的功率轉換單元相對應的功率轉換單元。這可以使維護 和保養成本最低，同時進一步提高了功率轉換單元的可靠性。在本發明的一 個實施例中，儲存機械能和使儲能器放能的機構包含與用在電梯系統中的電 梯電機之一相對應的那種類型的電機。
本發明構思還包含在電梯系統包含至少 一 臺運送人員和/或物品的不帶 平衡重的電梯的情況下，降低電梯系統消耗的總功率的方法，所述不帶平衡 重的電梯包含功率轉換單元、電梯電機、牽引滑輪、 一組起重索和電梯廂。 在本發明的方法中，在電梯系統中配備了儲存機械能和使儲能器放能的機構。 通過這種方法，可以降低電梯系統消耗的平均總功率，因為通過適當地向儲 能器供能和使儲能器放能，可以使在電梯系統與電網之間傳輸的功率最小。 并且，由于在電梯的工作循環需要最大功率的那些階段，通常在工作循環的 開頭，除了從電網中獲取的功率之外，可以使用儲存在儲能器中的能量，所 以該方法可以降低電梯系統從電網中獲取的峰值功率。為了向機械能的儲存 器供能，可以使用從電網獲得的功率和/或由包含在電梯系統中的電梯之一 的
電機生成的功率，或者，也可以利用從另一個儲能器獲得的功率向機械能的 儲存器供能。
本發明不排外地局限于上述實施例的例子，可以在如所附權利要求書定 義的發明構思的范圍內作出許多改變。
權利要求
1.一種電梯系統，所述電梯系統包含至少一臺移動人員和/或物品的不帶平衡重的電梯(1)，所述不帶平衡重的電梯(1)包含功率轉換單元(11)、電梯電機(12)、牽引滑輪(13)、一組起重索(14)和電梯廂(15)，以及儲存機械能和使儲能器放能的機構，其特征在于，該電梯系統包含至少兩臺不帶平衡重的電梯(1，2)，并且至少兩臺不帶平衡重的電梯的功率轉換單元(11，21)與公用直流電壓中間電路(5)連接。
2. 根據權利要求1所述的電梯系統，其特征在于，將儲存機械能和使儲 能器放能的機構安排在該電梯系統的直流電壓中間電路(5 )中，安排成控制 電梯電機(12 )的功率轉換單元(11 )也與該電路連接。
3. 根據權利要求l或2所述的電梯系統，其特征在于，該儲存機械能和 使儲能器放能的機構包含加重電梯(3),所述加重電梯(3)包含重物(36)、 一組起重索(34)、和通過該組起重索(34)移動重物(36)的電機(32)和 牽引滑輪(33)。
4. 根據權利要求1到3的任何一項所述的電梯系統，其特征在于，儲存 機械能和使儲能器放能的機構包含飛輪(47)和電機(42)。
5. 根據權利要求1到4的任何一項所述的電梯系統，其特征在于，電梯 系統進一步包含儲存電能和使電能的儲存器放能的機構。
6. 根據權利要求1到5的任何一項所述的電梯系統，其特征在于，將系 統的電梯安排成電梯組，在該電梯系統中，電梯和儲存機械能和使儲能器放 能的機構可通過組控制來控制。
7. 根據權利要求1到6的任何一項所述的電梯系統，其特征在于，電梯 系統進一步包含使電梯能夠在出現在電源(7)中和/或在安排在電網(7)與 直流電壓中間電路之間的功率轉換單元(9)中的故障狀況下工作的機構。
8. 根據權利要求1到7的任何一項所述的電梯系統，其特征在于，電梯 系統進一步包含使電梯能夠在出現在安排成控制電梯電機(12)的功率轉換 單元(11)中的故障狀況下工作的機構。
9. 一種降低電梯系統中的總功率的方法，所述電梯系統包含至少一臺運 送人員和/或物品的不帶平衡重的電梯(1)，所述不帶平衡重的電梯包含功率 轉換單元(ll)、電梯電機(12)、牽引滑輪(13)、 一組起重索(14)和電梯 廂(15),其特征在于，在電梯系統中配備了儲存機械能和使儲能器放能的機 構。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特征在于，將從電網(7)中獲得的 功率用于向機械能的儲存器供能。
11. 根據權利要求9或IO所述的方法，其特征在于，將包含在電梯系統 中的電梯(l， 2)的電機(11， 12)生成的功率用于向機械能的儲存器供能。
12. 根據權利要求9到11的任何一項所述的方法，其特征在于，將儲存 機械能和使儲能器放能的機構用于降低電梯系統中的平均功率。
13. 根據權利要求9到12的任何一項所述的方法，其特征在于，將儲存 機械能和使儲能器放能的機構用于降低電梯系統中的峰值功率。
全文摘要
本發明涉及電梯系統和降低電梯系統中的總功率的方法。按照本發明，電梯系統包含至少一臺移動人員和/或物品的不帶平衡重的電梯，該電梯包含功率轉換單元、電梯電機、牽引滑輪、一組起重索和電梯廂，該電梯系統還包含儲存機械能和使儲能器放能的機構。
文檔編號B66B1/30GK101374747SQ200680050172
公開日2009年2月25日 申請日期2006年12月8日 優先權日2005年12月30日
發明者埃斯科·奧蘭科, 薩卡里·科文蘭塔, 蒂莫·塞爾曼, 貝卡·賈科南 申請人:通力股份公司