利用提升力作为制动器驱动力的无绳提升机

具体实施方式

以下内容是结合附图对本发明作的详细说明，而不应被理解为是对本发明的限定。

实施例1

如图1、图2、图3所示，本发明的利用提升力作为制动器驱动力的无绳提升机，主要包括支撑钢梁总成、轿厢、直线电机驱动装置、定位导向装置、制动装置。

支撑钢梁总成1为长条状，沿竖直方向安装在井筒内壁的安装支座2上，其正面安装直线电机驱动装置的直线电机定子4，在支撑钢梁总成1的两个侧面沿竖直方向各设置一条开口朝外方向的凹形条状槽1a；

凹形条状槽1a两侧为凸条I 1b和凸条II 1c，凸条I 1b或者凸条II 1c作为安全钳保护装置的制动轨；

凹形条状槽1a内衔有增力式钳式制动器10的制动闸块103，制动时，制动闸块103在闸臂的作用下紧压在凹形条状槽1a的底面，产生强大的制动力；

凹形条状槽1a的两个内侧壁与导向定位轮组12的主定位导向轮122的轮面相接触，主定位导向轮122的外径与凹形条状槽1a的开口宽度相当，保持主定位导向轮122在凹形条状槽1a内上下竖直运动；

轿厢7由轿厢架7a、轿厢架背板7b、箱体7c组成，轿厢架背板7b与制动器基座101固结在一起。

对于大家公知的直线电机，一般定义：有电枢绕组的一侧称为直线电机初级，有磁体的一侧称为直线电机次级，还定义：运动部分为直线电机动子，固定部分为直线电机定子。直线电机的工作原理为：直线电机初级绕组中通入电流，产生一个可以相对磁体运动的行波磁场，该行波磁场与次级磁体同步运动，进而带动直线电机动子做直线运动。

本发明所述的直线电机驱动装置由直线电机定子4、直线电机动子6、直线电机动子导向定位轮组12a三部分组成，直线电机定子4沿整个支撑钢梁总成1的正面敷设固定；直线电机动子6与直线电机定子4表面平行并保持一固定气隙I 5a，使直线电机动子6与直线电机定子4之间能够无接触的相对运动。

直线电机动子6的定位导向装置由多组导向定位轮组12完成，定位轮组12的主定位导向轮122衔在凹形条状槽1a内，与凹形条状槽底面1d平行，与凹形条状槽1a的两侧壁之一相接触，通过定位导向装置保证直线电机动子6与直线电机定子4之间的运动气隙；导向定位轮组12的一个或者多个侧向定位导向轮123骑在凹形条状槽1a两侧的凸条I 1c或者凸条II 1b上，防止直线电机动子6侧倾，实现直线电机动子6的侧向定位。

本发明的利用提升力作为制动器驱动力的无绳提升机，所述的无绳提升机驱动装置采用细长型直线电机结构，其次级安装在运动轿厢上、初级固定在支撑钢梁总成上，即初级固定、次级运动，或者初级安装在运动轿厢上，次级固定在支撑钢梁总成上，即初级运动、次级固定的布置方式。在保证电机性能的前提下，减小电机横截面尺寸，采用细长型直线电机结构，将电机法向力分散在纵向运动长度方向上，有效避免应力过于集中和电机定位、运行困难的难题，大幅降低提升机安装基础尺寸和对提升机定位、制动装置的机械强度、刚度要求和成本，包括直线电机定子、定子安装基座、井架在内的整体工程造价，并有助于提升机运行过程中，定位和制动机构的有效、可靠工作。对于提升机提升能力的增加，可通过简单加长电机动子长度的方法实现。对于超大提升载荷场合，若动子长度过长，可将轿厢做成多层，采取多层轿厢提升方案，或者采用平行安装的两列及两列以上直线电机结构。

采用本发明所提供的方案，无绳提升机设置多组导向定位轮组。作为细长型直线电机配套的定位装置，所述多组独立悬挂缓冲式定位轮组既可有效分散和减轻定位轮和局部支撑部件的压力，增加可靠性和冗余性，又可保证直线电机初级与次级之间工作气隙的变化在工程允许误差范围内；同时，通过侧向定位轮，可有效地避免提升直线电机初级、次级的错位和轿厢侧倾，保证直线电机初级、次级的耦合，提供稳定的提升力。

直线电机动子6与轿厢7相分离，之间为分体滑动连接，相对滑动距离由限位块9限定；限位块I 9a装设在轿厢架背板7b上，限位块II 9b装设在直线电机动子6上，限位块I 9a位于限位块II 9b的上面。当直线电机动子6相对于轿厢7向上移动到达一定位置时，限位块I 9a与限位块II 9b接触，限制直线电机动子6与轿厢7的进一步相对滑动，这种限位机制可以确保制动器10不至于开闸过大，损害制动器的制动弹簧115。

直线电机动子6与轿厢7之间的滑动连接采用直线滑轨8实现，直线滑轨8包括滑块8a，滑块固定架8b，凸形滑轨8c；在直线电机动子6的两侧面，沿竖直方向通过滑块固定架8b设置多个滑块8a；与各滑块8a相匹配，沿竖直方向在轿厢架背板7b的两侧设置多条凸形滑轨8c，滑块8a在凸形滑轨8c上沿竖直方向自由滑动。

直线电机动子6与制动器推动杆109相铰接或者固结，利用直线电机动子6的提升力作为增力型钳式制动器的驱动力使制动器动作。

增力型钳式制动器10通过制动器基座101竖直固定在轿厢架背板7b上，与直线电机动子6平面平行，两个制动臂与支撑钢梁总成1形成环抱，制动闸块103位于支撑钢梁总成1的两个侧面凹形条状槽1a内；制动器推动杆109与直线电机动子6铰接或者固结。

本发明所述的直线电机驱动装置优选为永磁直线同步电机，但不限于此。永磁体装设直线电机动子上，电枢绕组装设在直线电机定子侧；当电枢绕组断电时，将电枢绕组短接，可以实现发电制动，限制直线电机动子的运动速度在一个较小的范围，保证提升机轿厢在直线电机断电时可以安全下落，这也是本发明的一个重要优点；

此外，在轿厢上设置安全钳，所述安全钳制动闸块作用于支撑钢梁总成(1)的凸条I(1b)、凸条II(1c)上或者作用于沿井道安装基础单独铺设的T形导轨上，在井筒底面设置缓冲器，安全钳装置、缓冲器为现有技术，这里不再详细说明；

通过固定在竖直井筒内壁上的供电电缆、供电轨接触或者供电轨无接触方式提供无绳提升机的直线电机、轿厢7的电源。

图4为轿厢在直线电机动子上相对滑动时的侧视图，所述直线电机动子4与轿厢7之间采用直线滑轨8滑动连接，轿厢7在直线电机动子4上小范围滑动，并由限位块9限定轿厢与直线电机动子4之间的滑动距离。

图6为增力型钳式制动器的示意图，包括制动器安装基座101、闸块铰接轴102、制动闸块103，摆臂前铰接轴104、摆臂105、摆臂后铰接轴106、增力机构连杆107、连杆铰接轴108、制动器推动杆109、直线电机动子6、铰接轴118，制动弹簧115、制动弹簧座116、闸衬117、预紧螺母119组成。所述增力型钳式制动器的推动机构为直线电机动子6。

制动器一端的基座101固定在轿厢架上，制动器另一端通过制动器推动杆109与直线电机动子6铰接或者固结，闸块103连同闸衬117通过闸块铰接轴102铰接于摆臂上，闸块103可绕闸块铰接轴102摆动，摆臂105通过摆臂前铰接轴104与基座101铰接，摆臂105与增力机构连杆107通过摆臂后铰接轴106铰接，增力机构连杆107通过连杆铰接轴108与连杆座109铰接，制动弹簧115套在弹簧座116上，制动弹簧座116的左右两端与铰接轴118铰接。弹簧预紧力通过预紧螺母119实现，此预紧力用来实现工作制动。

制动弹簧115优选为碟簧，其始终处于压缩状态，所述增力型钳式制动器10主要依靠制动弹簧115的弹性能释放来制动；解除制动状态时，靠直线电机动子6的驱动力带动增力机构连杆107使制动弹簧115压缩来实现。

所述增力型钳式制动器10，设置驱动增力机构，比现有同类或相近制动器的规格、尺寸大为减小，可在较小驱动力下获得比普通无增力机构的制动器大1～2个数量级的制动力，以保证快速、可靠地释放闸块。制动力增益大，可在不改变制动器结构尺寸及驱动装置功率的情况下，依靠部件相对位置的调整得到更大的制动力。可摆动的带有闸衬的闸块，保证了闸衬与制动轨道的紧密贴合，增加了制动的可靠性及闸衬磨损的均匀性。具有结构简单，可方便扩展，质量小，成本低的特点。此外，还可以在制动器上增加闸衬磨损间隙自动补偿装置来自动调整闸衬磨损间隙。

下面结合图1、图3、图6说明本发明的利用提升力作为制动器驱动力的无绳提升机的制动工作过程：

制动器的推动杆与直线电机的动子相连，利用直线电机动子的提升力提供制动器的驱动力。

制动过程。直线电机初级失电，直线电机动子6失去动力，制动器推动杆109和增力机构连杆107在重力作用下自然下垂，同时，储存在制动弹簧115中的弹性能释放出来，推动闸臂105的摆臂绕铰接轴104转动，使闸块103上闸衬117压住制动轨。

得电释放过程。直线电机初级得电，直线电机动子6产生向上的推力，带动制动器推动杆109向上移动，使增力机构连杆107通过摆臂后铰接轴106转动，压缩制动弹簧115，推动闸臂105的摆臂绕铰接轴104转动，使闸块103上闸衬117脱离制动轨。

释放力与直线电机动子6的驱动力成正比，与增力机构连杆107与水平方向夹角的正切成反比，与力臂比成正比。夹角越小，释放力越大，反之则越小。

设电机动子质量为m₁，提升容器与载重的质量为m₂，制动器的质量为m₃，直线电机动子6的加速度为a₁，轿厢加速度为a₂，a为动子与轿厢的相对加速度，a＝a₂-a₁；重力加速度为g，电机提升力为F，工作制动时制动弹簧力为F₁，制动器最大制动间隙时制动弹簧力为F₂，最大制动间隙时制动弹簧力F₂＞工作制动时制动弹簧力F₁；

提升容器静止状态提升时的解除制动分析：

直线电机得电，电磁推力F逐渐上升，制动器摆臂逐渐向制动器打开方向摆动，当F＞F₁时，制动器完全打开，电磁推力F上升至F₂，即F＞F₂时，动子上的挡块与轿厢架上的挡块接触，带动提升容器、载重、制动器与动子一起上升。

提升过程的制动分析：

控制直线电机减速，电磁推力F逐渐下降，当F-(m₁+m₂+m₃)g＜F₂时(系统整体合力＜临界制动力F₂时)，制动器摆臂向制动器闭合方向摆动，当F-(m₁+m₂+m₃)g＜F₁时，制动器闭合实现工作制动。

提升容器静止状态下降时的解除制动分析：

提升容器静止状态的下降过程，此时，制动器处于闭合状态。首先，直线电机得电，电磁推力F逐渐上升，制动器摆臂向制动器打开方向摆动，当F＞F₁时，制动器完全打开，电磁推力F上升至F₂，即F＞F₂时，动子上的挡块与轿厢架上的挡块接触，带动提升容器、载重、制动器与动子一起下降。

下降过程的制动分析：

控制直线电机减速，使电磁推力F逐渐下降，当F＜F₂时，制动器摆臂向制动器闭合方向摆动，当F＜F₁时，制动器闭合实现工作制动。

制动器制动特性分析及可靠制动时加速度分析：

下降时：(m₁+m₂+m₃)g-F＝(m₁+m₂+m₃)a

当F＝(m₁+m₂+m₃)(g-a)＜F₂时，制动器摆臂向制动器闭合方向摆动，当F＝(m₁+m₂+m₃)(g-a)＜F₁时，制动器闭合实现工作制动。

下降加速度a＜{(m₁+m₂+m₃)g-F₁}/(m₁+m₂+m₃)，即下降加速度受到限制，其值超过{(m₁+m₂+m₃)g-F₁}/(m₁+m₂+m₃)，制动器实施制动，起到下降过加速安全保护作用。因此，该特性可用来代替现有电梯系统的限速器，简化现有电梯安全钳限速保护系统。

上升时：F-(m₁+m₂+m₃)g＝(m₁+m₂+m₃)a，即提升力为F＝(m₁+m₂+m₃)(g+a)，作用在制动器增力机构连杆座上的力恒等于F₂，挡块上分担的受力为F-F₂，制动器处于打开状态，制动器状态不受上升加速度限制。

所述增力型钳式制动器10与直线电机动子的提升力相结合，利用直线电机动子的提升力作为增力型钳式制动器的制动解锁力，无需专用制动器驱动电源、制动器驱动器及控制器，能够自动限制无绳提升机下行加速度，简化了制动器结构。

该增力型钳式制动器与安全钳装置配合，可以提高整个系统的安全性。原理如下：安全钳固定在轿厢上，当安全钳部分失灵且制动力不够时，轿厢减速，而直线电机动子相对向下加速，当加速度超过设定值时，增力型钳式制动器动作，进一步确保整个无绳提升机的可靠制动。

从上面可以看出，本发明所述的无绳提升机具有制动器断电抱闸、制动器安全限速、直线电机断电发电制动、安全钳超速制动四重保护功能，可以杜绝飞车事故，从根本上确保了提升机的安全性和可靠性。

如图7、图8所示，为本发明的定位导向轮组示意图，导向定位轮组12包括轮组保持架121、主定位轮122、侧向定位轮123、主定位轮缓冲弹簧124、侧向定位轮缓冲弹簧127、紧固螺栓126。图7(A)、图7(B)、图7(C)配置两个侧向定位导向轮123，在实际应用中，还可以设置2组以上侧向定位导向轮123；图8(A)、图8(B)、图8(C)所示配置一个侧向定位导向轮123。图7中，主定位轮122套装在垂直纸面的轴I 128上，主定位轮122连同轴I 128垂直固定在轮组保持架121的中间位置；侧向定位轮123套装在轴II 129上，轴II 129与轮组保持架121表面平行，并经由轴III 130和侧向定位轮缓冲弹簧127固定于轮组保持架121，在侧向定位轮123滚动过程中，可起到减震作用；主定位轮缓冲弹簧124装设在轮组保持架121的紧固螺栓126上，主定位轮122的缓冲减震功能由主定位轮缓冲弹簧124完成。

实施例2

所述增力型钳式制动器(5)基座安装在直线电机动子(6)上，制动器推动杆(109)与轿厢架背板(7b)铰接或者固结，制动闸块(103)作用于支撑钢梁总成(1)的凹形条状槽底面(1d)。其它同实施例1。

实施例3

本发明所述直线电机动子6的定位导向装置还可以用直线导轨和滑块实现，直线导轨装设在支撑钢梁总成1的两个侧面上，滑块装设在直线电机动子背铁6b对应侧面，并与直线导轨对齐，滑块可以在直线导轨上自由滑动，进而保证直线电机动子6在支撑钢梁总成1上沿竖直方向上下运动。其它同实施例1。

实施例4

如图5，为轿厢和直线电机动子分离、分别定位时的侧视图，所述直线电机动子4与轿厢7相分离，并保持一固定气隙II 5b，轿厢7通过2组以上轿厢导向定位轮组12b直接在支撑钢梁总成1的侧面滑动。轿厢导向定位轮组12b通过导向定位轮组保持架11安装在轿厢架背板7b的两侧沿，轿厢导向定位轮组12b的主定位导向轮122在凹形条状槽内滚动，侧向定位导向轮123骑在凸条I 1c或者凸条II 1b上，达到定位轿厢7的目的。直线电机动子4与轿厢7相对滑动距离由限位块9限定。其它同实施例1。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。