电梯曳引机的一种电磁制动技术制造技术

电梯曳引机的一种电磁制动技术。一种专为提高电梯曳引机制动能力的电--磁制动器，由曳引机上的永磁同步电动机加装控制器组成。其控制器包括两个自动开关和控制电路板安装于控制柜。两个自动开关分别控制直流电适时进、出绕组的两端。其控制(触发)自动开关的条件为轿门限位开关的开门位置关信号、平层信号非、检修继电器常闭信号和抱闸接触器其常闭信号。作为永磁同步无齿电梯的辅助制动器，其制动力矩可达2/3以上的额定转矩。投入少，体积小，既安全可靠又经济实用，安装、检测也十分便利。有别于常规的发电制动和能耗制动，本制动方案无需惯性运动，而是在静止或慢动状态下发力驻停。亦可作为自动扶梯或自动行人道的紧急制动，也适用于其他永磁电动机拖动系统的制动需求。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】电梯曳引机的一种电磁制动技术本专利技术涉及永磁同步电梯辅助制动模式，能可靠制止轿厢意外移动的一种安全措施。作为世界第一电梯大国，近年却连续发生电梯剪切事故，以至于有“电梯夺命周”、‘“电梯吃人”之说。可靠的制动是电梯运行的安全保障。公知的电梯制动器是在其曳引机上安装的具有电磁铁、线圈、制动弹簧等组成的常闭(得电开闸)式机一电式制动器(摩擦型)。近十年来，节能环保的永磁同步无齿转动技术得到了飞速的发展而几乎全部取代了有齿传动曳引领域。而其摩擦型机一电制动器作为经典结构保留下来，尙未见有新的制动模式。由于轿厢意外移动事故对乘客伤害很严重，不能不归咎于这一经典制动器的可靠性能。看似完美的永磁同步无齿传动电梯已经在世界范围内受到了严重挑战。为此针对电梯轿厢意外移动保护问题，电梯的基本标准《电梯制造与安装安全规范》GB7588-2003已在修改热议之中。杂志《中国电梯》2015第13期为此组织“轿厢意外移动保护”(UCMP)专题研讨，讨论方案几乎集中在对轿厢意外移动的检测与控制要求方面，没有看到对“意外移动”缘由的剖析，也未看到一个完整可行的方案出台。仔细分析轿厢意外移动的原因只有两个:一是违章操作致使设备丧失了制动能力；二是设计动能力先天不足，即设备缺陷。前者如门锁电气节点被短接、制动轮上有油污，制动器无法正常工作；而后者虽然制动器动作无误仍然闸不住车，无疑就是制动力矩太小了。回顾涡轮-蜗杆曳引电梯轿厢似乎没有过如此意外移动事故吧。众所周知，涡轮-蜗杆机还有自锁功能的，恰恰对于电梯势能负载而言，这正是最安全的。现以图1示出曳引机在制动时的受力状态。其中:W为对重质量、Q为轿厢质量、P轿厢载荷、F为制动器弹簧的压缩力。已知对重设计质量:ff = Q+KPe式中K为平衡系数，Pe为额定载荷单位kg。轿厢静止时，曳引轮上的动力转矩与制动力矩达到平衡。动力矩Md是对重和轿厢的合力形成的:Md = R = (P-KPe) R.........(I)制动转矩Mz是制动力F对制动轮产生的摩擦形成的，这个摩擦力总是与运动方向相反，结算到曳引轮上应该是:Mz = F,f,i1,i2?r.r/R.........(2)式中:f是摩擦片对制动轮的摩擦系数为挂绳比，此处为I ;i2为曳引机的减速比为制动轮半径$为曳引轮半径。永磁同步无齿曳引机，i2为I ;r/R?I ；，其制动力矩应为:Mz =F*f *r制动时有:Mz 彡 Md 即 F.f.r 彡 R...F彡 R/f.r设平衡系数K = 50%，并在空载时，P = 0，...F 彡-0.5Pe.1/f.r/R = 0.5pe/f..........(3)摩擦系数f是远远小于1，只有橡胶对铸铁之摩擦系数最大，为0.8，其它材料之间的任意组合摩擦系数都小得多。若再考虑一定的安全系数，那么制动能力可能超过额定载荷值。笔者注意到某载重100kg曳引机的制动器标出制动力6000N，甚至还有3400N的，远远低于(3)的计算值。据GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》第12.4.2.1条“当轿厢载有125%额定并以额定速度向下运行时，操作制动器应能使曳引机停止运转。”看似这一规定很严，制动力矩Mz的富裕度(安全系数)已达25%，够了吗？看看实际应用中到底还有哪些影响因素:a.摩擦系数f受温度、压强、尘垢的影响，特别是遇油污打滑，导致f值急速下障；b.做制动能力试验时，一定是调在最佳状态达到要求；但经过长时使用，压紧螺母稍微松动都会降低弹簧压力；c.随着电梯长期运行制动器张闸电磁力只会减小，会出现制动轮发热甚至停车现象。这是由于制动器间隙过小需要调整，最省事的办法就是调低弹簧压力。这样做虽然顺利松闸运行，但亦吃掉了制动力矩的安全裕度，成为隐患。由此可见，上述都是负面因素，使得机-电制动器可靠性大打折扣。对于有减速机构的老式曳引机来说，由于减速增矩功能，如涡轮-蜗杆减速机，减速比达20倍以上，又其制动轮远小于曳引轮，上述负面因素就被充分弥补而掩盖；节能环保的永磁同步无齿曳引机令人陶醉，忘记了它在消灭减速机的同时也消灭了增矩作用，这些负面因素即将那25%的富裕度消耗殆尽。可见无齿机的高效节能是牺牲了应有的安全性性能，现有的永磁同步电梯制动能力显然不足，特别是低速无齿电梯。本专利技术是针对现有不足公布一种辅助制停方案一一即利用传动主机的永磁同步电动机加装控制器和直流电源组成一个新的电-磁制动器。其原理是:因为永磁同步电动机是由永久磁极的转子和敷设三相对称绕组的定子构成，挂绳轮与转子同轴，当接通三相电源时就产生了三相旋转磁场拖动转子及曳引轮同步旋转。若将定子接入直流电源，那么定子就会象电磁铁那样对转子产生作用。欲使其产生稳定的制动力，则必须在定、转子之间建立稳定的吸力场，所以接入直流电应当遵循这一法则，即保证定子与转子一样的磁极对数，亦即定子圆周形成与转子永久磁极--对应的稳定磁场。根据磁铁异性相吸的原理，永久磁极转子便被对应的定子电磁场牢牢吸住，亦即使轿厢可靠地驻停下来。按上述法则接线如图2、图3均可，且其制动力矩将超过2/3的额定转矩。所需控制器包括两个自动开关和集中控制信号的电路板组成。两个自动开关分别控制直流电适时进、出绕组的两端，同时还要适当控制电流强度(梯度)以满足制动作用的需要。控制自动开关动作的(触发)信号应该集合控制直流电接通与断开的逻辑条件，以保证自动开关适时投入，防止误动作。作为电梯的辅助制动，其控制(触发)自动开关的条件有:A轿门敞开状态一一取轿门限位开关(处于开门)位置信号。电梯开门让乘客出入，此时隐含危险，必须小心，严格监护；B不在开门区一一取平层信号非。此举监控离开门区的动作。开门区为平层位置上、下20公分的范围。开门区内短程移动不会造成安全事故，也是可容隐的；而在开门区外移动才是意外，是剪切事故的根源，应立即制停；C电梯运行状态开关打在“自动”位置一一或取检修继电器常闭信号。此条件排除电梯检修动作状态，与A、B共同证实轿厢正在意外开门移动，即电梯处于严重事故状态，应立即启动辅助制停，防止事故发生；D机-电制动器处于断电抱闸状态——取抱闸接触器常闭信号。由此判定电梯以经制停，电动机已经脱离了交流电源，即时接通直流不会发生电源冲突；控制(触发)制动开关的条件Z可以定义为:Z = A.B.C.D这样，一旦主制动器失效，不论电梯是上行或下行状态，本装置都会可靠制停，消除轿厢开门移动事故，起到安全保护作用。可将上述控制信号集中到一块印制板上，通过接线端子引入、组合，形成综合信号Z去控制自动开关。自动开关如选用固体开关，那么就可以与综合信号电路设置在一起，并安装于机房电梯控制箱中，以方便安装、检测。为防止交、直流电冲突确保设备安全，可取运行信号非，即运行接触器之常闭信号与控制器中的两个开关进行连锁，从而构成直流电安全投入的二重保护，确保直流开关不会有与运行接触器同时合闸之冲突。直流电源可以与机-电制动器共用一个，应核算一下是否应增加容量，但应注意控制流入相绕组之直流电流值不得超过其相电流标称值。有别于常规的发电制动和能耗制动，本制动方案无需惯性运动，而是在静止或慢动状态下发力驻停。是对永磁同步电动机的一种特定工况下的电磁制动能力的开发应用，也可说是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电磁制动装置，将曳引机的永磁电动机适时通以直流电流即成为电梯可靠的辅助制动设施，其特征是：接入直流应当保证定子与转子一样的磁极对数，亦即定子圆周形成与转子永久磁极一一对应的稳定磁场。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：易善堃，
申请(专利权)人：易善堃，
类型：发明
国别省市：陕西;61