專利名稱：包括永磁體偏壓以作用制動力的電梯制動設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及電梯制動設備，具體而言，涉及包括永磁體偏壓以作用制動力的電梯 制動設備。
背景技術：
電梯系統包括電梯轎廂，電梯轎廂豎直移動以將乘客、貨物或二者運輸至建筑物 或建筑體(structure)內各樓層。存在用于推進電梯轎廂并在井道內對其進行支撐的不同 裝置。大部分系統包括制動器，制動器用來停止電梯轎廂并且將其保持在期望位置。例如，在牽引型電梯系統中，電梯機組包括電機、用于控制電機的操作的驅動器以 及牽引槽輪，牽引槽輪由電機驅動以產生電梯轎廂的期望運動。負荷支承組件(例如，圓形 繩或扁平帶(flat belt))支撐電梯轎廂的重量并且跟隨牽引槽輪使得牽引槽輪的運動引 起電梯轎廂的相應運動。制動器在與牽引槽輪聯接的制動轉子盤上操作，以控制槽輪旋轉 的速度或防止槽輪(以及電梯轎廂)的運動，從而滿足特殊情況的需要。存在各種已使用的電梯制動裝置。典型的制動器包括機械彈簧，機械彈簧迫使 可軸向移動的板抵接在具有制動襯里材料的制動轉子上。因此可移動板與襯里材料所形 成的摩擦使電梯停止并保持在適當位置。可移動板的接合在本領域中稱為“落下制動器 (dropping thebrake) ”并且通常為缺省狀態。釋放制動器在本領域中稱為“提升制動器 (lifting the brake)”。典型的裝置包括螺線管，螺線管用于引起克服機械彈簧的偏壓的 運動以使可移動板移動而分離。螺線管所產生的力克服彈簧的力并且拉動可移動板遠離制 動轉子。使用用于可移動板的螺線管本來就是不穩定的，因為加速度隨著可移動板與相關 構件之間的間隙的改變而改變(例如，當可移動板移動而分離或接合時)。磁場隨著鐵磁 性零件(例如，可移動板和支撐電磁體的殼體)越來越靠近而增加，趨于形成可移動板的加 速。典型地，板移動通過接合(即落下)位置與分離(即提升)位置之間約0. 3mm的空隙 (air gap)。例如，如果當落下制動器時磁場衰減過快，則可移動板通過與制動轉子接觸的 彈簧加速。板通過空隙的不可控的加速以及因此所形成的與制動轉子或殼體的接觸，可導 致電梯轎廂內可聽見令人不適的噪音。減少此類噪音的嘗試包括使用0型圈來緩沖運動、減少沖擊和減少噪音。不利地， 0型圈經歷蠕變、應力松弛和老化。隨著時間推移，這些因素使0型圈惡化，導致噪音明顯增 加，同時伴隨著接合制動器的力減小。噪音的增加和接合力的減小最終需要重新調節制動 扭矩并更換0型圈以保持期望的操作和噪音阻尼特性。另外，典型的裝置首先需要設定高 于另外補償0型圈的最終惡化所需的扭矩。電梯制動器的此類過度設計引起額外的成本。 其它已知設備包括使用彈性體緩沖器或墊。此類設備也受制于與0型圈相關的有限壽命。
發明內容示例性電梯制動設備包括永磁體。芯部支撐該永磁體。第一板定位在芯部的一側附近，且第一板與芯部之間存在第一間隙。第二板定位在芯部的另一側附近，且第二板與芯 部之間存在第二間隙。第一板和第二板相對于彼此保持固定，并且設置成使得芯部與板之 間可以進行相對運動。電磁體選擇性地分別影響跨第一間隙和第二間隙的磁通量，以控制 制動器的制動力。控制電梯制動器的示例性方法，該電梯制動器具有作用制動力的永磁體和由芯部 支撐的電磁體，且第一板靠近芯部的第一側而第二板靠近芯部第二側，且每個板與芯部之 間存在間隙，包括在間隙中建立各自的第一磁通量密度以作用制動力。在間隙中建立各自 的第二磁通量密度以釋放制動力。根據以下詳細描述，所公開的實例的各種特征和優點對本領域技術人員來說將變 得顯而易見。伴隨詳細描述的附圖可簡要描述如下。
圖1示意性地示出了包括根據本發明的實施例設計的制動設備的示例性電梯機組。圖2是示例性電梯制動設備的透視圖。圖3是圖2的示例性實施例的選定部分的局部截面圖。圖4是圖2的示例性制動設備的示例性操作狀態的示意圖。圖5是圖2的示例性制動設備的另一示例性操作狀態的示意圖。
具體實施方式圖1示意性地顯示了電梯機組20。框架22支撐電機部分24和牽引槽輪26。電 機24致使牽引槽輪26旋轉而引起負荷支承部件28 (例如，繩或扁平帶)的運動，從而引起 相關電梯轎廂的期望運動。例如，制動設備30放慢或停止牽引槽輪26的運動以保持相關 電梯轎廂的期望速度或位置。參照圖2和圖3，一個示出的示例性制動設備30可操作地作用制動力以控制與牽 引槽輪26聯接的制動轉子盤32的旋轉，使得牽引槽輪26和盤32 —起旋轉。安裝部件34 將制動設備30固定在框架22的一部分上。安裝部件34確保制動設備30將不會相對于框 架22旋轉以控制盤32的旋轉。所示實例包括卡鉗式裝置，其帶有接合在盤32的相對側上的制動墊36以對盤32 的旋轉提供阻力，該阻力的量與用來促使制動墊36進入盤32的力的量相對應。該實例包 括兩個作用在盤32上的卡鉗部分。其它實例包括一個卡鉗部分，而再其它實例包括多于兩 個卡鉗部分。永磁體(PM)40提供作用制動力的磁場偏壓。換句話說，PM 40促使制動設備30進 入落下狀態。PM 40由芯部42支撐。在此實例中，PM 40包括容納在芯部42的相應部分內 的環。芯部42包括鐵磁性材料。第一板44定位在芯部42的一側附近。第一板包括鐵磁性材料，而在一個實例中， 包括與芯部42相同的材料。第一板44與芯部42隔開使得第一板44與芯部42之間存在 第一間隙46。第二板48定位在芯部42的相對側附近。第二板48包括鐵磁性材料，而在一個實例中，包括與芯部42和第一板44相同的材料。在此實例中，制動墊36之一被支撐在第二 板48上，而另一個定位成相對于框架22保持靜止。在所示實例中，另一制動墊36被支撐 在安裝部件34上。第二間隙50在第二板48與芯部42之間。在此實例中，第二間隙50包括空的空 間(empty space)和包括非磁性材料的墊片52，使得跨間隙50的非磁性空間的尺寸大于第 二板48與芯部42之間未被占據的空氣空間(air space)。在此實例中，跨第二間隙50的非磁性空間大于第一間隙46的非磁性空間。然而， 第二間隙50內未被占據的空氣空間(例如，機械距離)小于或等于第一間隙46的空氣空 間。非磁性墊片52在間隙50中建立被物理占據的非磁性空間，其允許第一間隙46與第二 間隙50的尺寸之間的此類關系。線圈54也由芯部42支撐。線圈54和芯部42作為分別影響間隙46和50內的磁 通量密度的電磁體操作，以控制制動設備30作用的制動力的量的多少。在此實例中，線圈 54選擇性地影響每個間隙46和50中另外從PM 40的磁場產生的磁通量密度。在此實例 中，電磁體(例如，線圈54、芯部42、第一板44和第二板48)的通電量(例如，供給至線圈 54的導線的電流量)控制電磁體如何選擇性地影響間隙46和50中的磁通量密度，并因此 控制由制動設備30作用的制動力。第一板44和第二板48相對于彼此保持固定。制動設備30設計成接納芯部42與 板44和48之間的相對運動。在此實例中，芯部42由于與安裝部件34的連接而相對于框 架22保持固定。板44和48可相對于芯部42—起移動。在另一實例中，連帶安裝部件34 和制動墊36的芯部42可相對于板移動，板相對于框架22保持在固定位置。在所示實例中，桿56將第一板44連接至第二板48。桿56至少部分被容納在芯 部42內并且在板44和48與芯部42之間的相對運動期間相對于芯部42滑動。板和桿可 以認為是制動設備30的柱塞。在此實例中，軸承58有利于桿56相對于芯部42的滑動運 動。另一實例包括套管(bushing)以有利于此類滑動運動。板44和48相對于芯部42和PM 40的磁場的設置提供制動設備30的構件上的偏 壓，以作用制動力從而阻止轉子盤32的旋轉。在此實例中，當線圈54未通電時，PM 40偏壓 制動墊36與轉子盤32接合。換句話說，當線圈54未通電時，制動設備30處于落下狀態。圖4示意性地示出制動設備30的選定部分的此類操作狀態。線圈54斷電(例如， 不具有流經其導線的電流)并且PM 40的磁場引起跨間隙46和50的各自的磁通量密度。 在此實例中，磁場分布線60對應于跨第二間隙50的一個磁通量。磁場線62對應于跨第一 間隙46的不同磁通量。在此狀態下，間隙尺寸的比例(例如，跨第二間隙50的非磁性空間 大于跨第一間隙46的非磁性空間)致使第二間隙50中的磁通量密度小于第一間隙46中 的磁通量密度。將第二板48吸向芯部42的合力F2小于將第一板44吸向芯部42的合力 Fl。由于Fl大于F2并且板44和48相對于彼此保持固定，從PM 40的磁場形成的總力致 使第二板48和相關的制動墊36遠離芯部移動(例如，圖中向左)而與轉子盤32接合，以 作用制動力從而阻止盤32和牽引槽輪26的旋轉。在包括為NdFeB 40MG0e的磁體的一個實例中，當第一間隙46的尺寸約為0. 3mm 時，第二間隙50的總尺寸大約為2. Imm并且相應地其余尺寸按比例調節，因此形成的作用 制動力約為5100牛。在許多電梯系統中，此類力足以防止轉子盤32的任何旋轉。
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當希望電梯轎廂移動時，通過向線圈54的導線提供電流而使電磁體通電。作用 的電流激發電路中的電磁場，其有效分流(shimt)PM40的磁場以提升或分離制動器。圖5 示意性地顯示了示例性制動設備30的一種此類操作狀態。在圖5中，除PM 40的磁場外， 線圈54通電并且在芯部42內以及跨過間隙46和50產生合成磁場(resultingmagnetic field)。在圖5中，磁場線60’所表示的跨間隙50的磁通量密度大于由磁場線62’所表示 的跨間隙46的磁通量密度。相應地，力F2大于力F1，并且第二板48被推向芯部42。這些 力引起作用于盤32的制動力釋放(當柱塞根據附圖向右移動時)。一個實例包括為NdFeB 40MG0e的磁體，第一間隙46為0. 3mm,第二間隙50包括 0.6mm未被占據的空氣空間和1.5mm墊片52，并且相應地其余尺寸按比例調節。所作用的 大約2. 3安培的電流引起176N的Fl和F2之差，且較大的力在F2的方向上(根據附圖)。 此類電流級別足以釋放此類實例中的制動力。在一個實例中，通過減少用來保持制動器處于提升位置的電流，可能會節省能量 并且減少發熱。例如，將第一電流級別(例如，2.3安培)作用于線圈54的導線，以釋放作 用于盤32的制動力，并且然后在電梯轎廂運動期間將較小的電流作用于電磁體以保持致 動器處于提升狀態。所示實例的一個特征在于，第一間隙46和第二間隙50的設置以及選擇性地控制 通向線圈54的電流允許控制柱塞(例如，第二板48和相關的制動墊36)的移動速度，以避 免否則將由于第二板48與墊片52或相關的制動墊36與轉子盤32之間的沖擊而造成的不 希望的柱塞加速及噪音。換句話說，所示示例性設置允許選擇性地控制柱塞在落下位置與 提升位置之間移動的速度，以減少或消除與制動設備30的操作相關的不希望的噪音。所示實例的另一特征在于，當線圈54未通電時，它可通過PM 40的操作提供正常 制動力。也可能通過使電磁體通電而作用更大的制動力而增加力F1，以將第二板48和相關 的制動墊36推向盤32。在一個實例中，在圖4中示意性地示出的狀態下使用的反方向上向 線圈54的導線作用電流將跨第一間隙46的磁通量密度增加至更高水平。這引起甚至更高 的作用制動力。此特征允許將示例性制動設備30在正常操作狀態期間用作用于電梯的正 常服務制動器(使用由PM 40供給的制動力)，而在緊急停止狀態期間用作緊急停止設備 (使用PM 40的磁場與線圈54的磁場之間的配合所形成的增加的制動力)。在一個實例中，作為所作用電流的函數的制動扭矩的理論特性接近線性。增加在 期望方向上流動的電流(current flow)引起制動力相應改變。在一個實例中，沿增加第一 間隙46中的磁通量密度的方向線性地增加流動的電流致使制動力相應線性增加。示例性制動設備30的一個特征在于，它能夠釋放PM 40的磁場引起的制動力，也 能夠增加制動力使其超過PM 40的磁場引起的制動力。一個實例具有這兩種能力并且通過 小于其它制動裝置的總體結構尺寸實現它們。換句話說，所示實例能夠釋放制動力或增加 制動力而無需增大制動設備的尺寸。這種可能性是由于其中電磁體分別影響跨第一間隙46 和第二間隙50的磁通量密度的所示類型的設置和方式。以上描述本質上是示例性的而非限制性的。所公開的實例的變型和改型對本領域 技術人員來說可變得顯而易見，其不必脫離本發明的本質。對本發明給出的法律保護范圍 僅可通過研究以下權利要求來確定。
權利要求
一種電梯制動設備，包括永磁體；芯部，其支撐所述永磁體；靠近所述芯部的一側的第一板，且所述第一板與所述芯部之間存在第一間隙；靠近所述芯部另一側的第二板，且所述第二板與所述芯部之間存在第二間隙，所述第一板與所述第二板之間相對于彼此保持固定，所述第一板和所述第二板設置成允許所述芯部與所述第一板和所述第二板之間相對運動；以及電磁體，其選擇性地分別影響跨所述第一間隙和所述第二間隙的磁通量密度的量，以控制所述制動設備的制動力。
2.根據權利要求1的設備，其中所述第一間隙包括所述第一板與所述芯部之間的第一非磁性空間；所述第二間隙包括所述第二板與所述芯部之間的第二非磁性空間；并且所述第二非磁性空間大于所述第一非磁性空間。
3.根據權利要求2的設備，其中，所述永磁體比所述第一間隙更靠近所述第二間隙。
4.根據權利要求2的設備，包括所述第二間隙中的非磁性墊片使得所述第二間隙中未被占據的物理空間小于所述第二非磁性空間。
5.根據權利要求2的設備，其中，所述永磁體具有分別建立所述第一間隙和所述第二 間隙中的磁通量密度的相關磁場，并且當所述電磁體未通電時所述第一間隙中的所述磁通 量密度大于所述第二間隙中的所述磁通量密度，使得所述第一板被第一力推向所述芯部， 所述第一力大于將所述第二板推向所述芯部的第二力。
6.根據權利要求5的設備，其中，當所述電磁體未通電時所述永磁體致使所述第一板 和所述第二板以及所述芯部處于與作用制動力相對應的位置。
7.根據權利要求6的設備，其中，所述制動力對應于所述第一力與所述第二力之差。
8.根據權利要求5的設備，其中，響應于所述電磁體的第一通電狀態，磁通量密度在所 述第一間隙中減少并且在所述第二間隙中增加，使得所述第一板和所述第二板以及所述芯 部相對于彼此定位并且所述制動設備處于釋放位置。
9.根據權利要求8的設備，其中，所述第一通電狀態增加所述第二間隙中的所述磁通 量密度并且減少所述第一間隙中的所述磁通量密度，直到所述第二力超過所述第一力為 止，以將所述制動設備移動到所述釋放位置。
10.根據權利要求9的設備，其中，所述電磁體的第二通電狀態被操作以保持所述制動 器釋放位置，并且其中所述第二通電狀態包括在所述電磁體的線圈中相對于與所述第一通 電狀態相關的電流而言較低的電流。
11.根據權利要求5的設備，其中，所述第一間隙中的所述磁通量密度響應于處于增加 制動通電狀態的所述電磁體而增加至更高級別，使得所述第一板被大于所述第一力的增加 的力推向所述芯部。
12.根據權利要求1的設備，包括將所述第一板連接至所述第二板的非磁性桿，并且其中所述桿和所述板可相對于所述 芯部移動。2
13.根據權利要求12的設備，其中，所述桿至少部分容納在所述芯部中。
14.根據權利要求13的設備，包括鄰近所述桿的套管或軸承中的至少一個，以有利于所述桿相對于所述芯部的期望運動。
15.根據權利要求1的設備，包括 固定的制動墊； 可移動的制動墊，其響應分別跨所述第一間隙和所述第二間隙的磁通量密度而被推向 所述固定制動墊。
16.根據權利要求15的設備，其中，所述可移動制動墊被支撐在所述芯部或所述第一 板或所述第二板其中之一的板之上。
17.根據權利要求1的設備，包括 第二永磁體；第二芯部； 另一第一板； 另一第二板；以及 第二電磁體。
18.—種控制電梯制動器的方法，所述電梯制動器具有由芯部支撐的永磁體和電磁體， 第一板靠近所述芯部的一側，并且第二板靠近所述芯部的另一側，且所述芯部與每個所述 板之間存在間隙，所述方法包括以下步驟在所述芯部與所述第一板和所述第二板之間的間隙中建立各自的第一磁通量密度以 作用制動力；以及在所述間隙中建立各自的第二磁通量密度以釋放所述制動力。
19.根據權利要求18的方法，其中所述各自的第一磁通量密度對應于所述永磁體的磁場；并且所述各自的第二磁通量密度對應于所述電磁體的磁場和所述永磁體的所述磁場。
20.根據權利要求18的方法，包括在所述間隙中建立各自的第三磁通量密度以響應所述永磁體和所述電磁體的結合的 磁場作用增加的制動力。
全文摘要
示例性電梯制動設備包括永磁體。芯部支撐該永磁體。第一板定位在芯部的一側附近，且第一板與芯部之間存在第一間隙。第二板定位在芯部的另一側附近，且第二板與芯部之間存在第二間隙。第一板和第二板相對于彼此保持固定并且設置成使得芯部與板之間可以進行相對運動。電磁體選擇性地分別影響跨第一間隙和第二間隙的磁通量，以控制制動器的制動力。
文檔編號B66B5/16GK101903276SQ200780101915
公開日2010年12月1日 申請日期2007年12月10日 優先權日2007年12月10日
發明者W·塞拉格, Z·皮奇 申請人:奧蒂斯電梯公司