本實用新型涉及適于驅(qū)動電梯轎廂或輸送機的驅(qū)動單元。

背景技術(shù)：

電梯用于在建筑內(nèi)提升載荷。電梯通常包括電梯轎廂以及配重，載荷通過該轎廂傳送。電梯轎廂和配重被適配為沿著電梯豎井中的豎直路徑在相反方向上移動。

用于移動電梯轎廂和配重的驅(qū)動力通常通過包括電機的提升機產(chǎn)生，提升機具有耦合到電機轉(zhuǎn)子的拽引輪。拽引繩經(jīng)由拽引輪行進。拽引繩將電機產(chǎn)生的驅(qū)動力傳遞至電梯轎廂和配重，以使的電梯轎廂以受控的方式移動。

諸如扶梯和移動步道之類的輸送機用于通過設(shè)置到的無端軌道的臺階/踏板傳送人。包括電機的驅(qū)動機械通常設(shè)置為通過鏈輪或相應(yīng)組件驅(qū)動無端軌道。

對電機的供電最為通常地通過例如驅(qū)動單元實現(xiàn)，驅(qū)動單元是諸如包括電源部件的變頻器，電源部件是如igbt晶體管、mosfet晶體管、雙極型晶體管或其它適合的可控固態(tài)開關(guān)。

在沒有機房的現(xiàn)代電梯系統(tǒng)中，提升機和驅(qū)動單元設(shè)置在電梯豎井內(nèi)，以使得不需要單獨的機房。這種方案節(jié)省建筑空間?？傊臻g節(jié)省在建造新電梯以及將老電梯進行現(xiàn)代化中均呈增長的趨勢，在此情況下，新電梯系統(tǒng)必須適合于現(xiàn)有的老電梯豎井。將新電梯系統(tǒng)適配于現(xiàn)有的老電梯豎井可能是具有挑戰(zhàn)的，這尤其是因為電梯豎井內(nèi)可用的較小空間。

空間節(jié)省也是輸送機系統(tǒng)中的趨勢，在此情況下，目的是盡可能有效利用建筑空間。

考慮到上述問題，存在對于空間節(jié)省和空間有效利用進行改善的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是公開一種低輪廓驅(qū)動單元，其可被安裝在電梯豎井或輸送機裝置內(nèi)可用的狹窄空間內(nèi)。因此本實用新型公開了根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動單元。本實用新型的一些優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要求中進行描述。一些發(fā)明性實施例，以及各種實施例的發(fā)明性組合同樣呈現(xiàn)在本申請的說明書和附圖中。

本實用新型的一個方面是用于驅(qū)動電機，特別是用于驅(qū)動電梯電機或輸送機電機的驅(qū)動單元。驅(qū)動單元具有部件組件，其包括具有部件側(cè)和焊接側(cè)的主電路板，形成在主電路板的至少一個層中的一個或多個主電路導(dǎo)體，包括一個或多個電源部件的電源部件模塊，電源部件模塊具有用于將電源部件連接到主電路板的一個或多個主電路導(dǎo)體的電連接端子，以及冷卻板，其以使能從電源部件向冷卻板的傳熱的方式耦合到電源部件。電源部件模塊安裝到主電路板的部件側(cè)。部件組件也包括安裝在冷卻板上的熱沉和安裝在熱沉上的風(fēng)扇，風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸在所述主電路板的平面垂直的方向上對準(zhǔn)。

這意味著驅(qū)動單元的部件以導(dǎo)致低輪廓驅(qū)動單元設(shè)計的方式被組裝。公開的部件組件是模塊的，即，其易于更換，并且可以包括額外的部件組件，以增加功能性而不增加驅(qū)動單元的高度。這使驅(qū)動單元特別適于沒有機房的電梯系統(tǒng)，因為其可被安裝到電梯轎廂和配重的移動路徑之外的電梯豎井內(nèi)的狹窄空間(如安裝到電梯豎井壁)。另一方面，驅(qū)動單元也非常適合于輸送機，如扶梯或自動步道，在此情況下，驅(qū)動單元可以例如被安裝到扶梯/輸送機軌道下的狹窄空間或安裝到小機械空間內(nèi)。

根據(jù)實施例，熱沉是柱鰭熱沉。

根據(jù)實施例，電源部件模塊是低輪廓模塊、熱沉是低輪廓熱沉且風(fēng)扇是低輪廓風(fēng)扇。電源部件模塊、熱沉和風(fēng)扇依次被夾置在主 電路板上。術(shù)語“低輪廓”表示低輪廓部件的寬度大于其高度，由此便于低輪廓部件的夾置。

根據(jù)實施例，電源部件模塊在其上側(cè)具有電連接端子。電連接端子直接連接到主電路板，以使的電源部件模塊的上側(cè)面向主電路板的部件側(cè)。

根據(jù)實施例，電源部件模塊在其底側(cè)具有冷卻板。

根據(jù)實施例，部件組件包括用于將主電路板連接到驅(qū)動單元的DC鏈路軌的連接端子。

根據(jù)實施例，驅(qū)動單元具有第二部件組件，其包括主電路板，主電路板具有形成在主電路板的至少一個層中的一個或多個主電路導(dǎo)體，以及依次夾置在主電路板上的低輪廓電源部件模塊、低輪廓熱沉和低輪廓風(fēng)扇。第二部件組件包括用于將主電路板連接到驅(qū)動單元的DC鏈路軌的DC鏈路端子。

根據(jù)實施例，部件組件包括安裝在部件組件的部件上的絕緣罩。

根據(jù)實施例，部件組件包括安裝在絕緣罩的底部上的接地板，接地板電連接到熱沉和/或電源部件模塊的冷卻板。

根據(jù)實施例，驅(qū)動單元包括DC鏈路板，其包括正DC鏈路軌和負(fù)DC鏈路軌。驅(qū)動單元包括連接在正DC鏈路軌和負(fù)DC鏈路軌之間的至少一個DC鏈路電容器，至少一個DC鏈路電容器安裝到所述DC鏈路板的部件側(cè)。DC鏈路板包括用于將DC鏈路板連接到驅(qū)動單元的DC鏈路軌的DC鏈路端子。

根據(jù)實施例，主電路板和DC鏈路板的平面是共面的。這意味著單獨的部件組件可彼此相鄰放置，以使得其為共面的。因此，可以包括額外的部件組件以增加功能性，而不增加驅(qū)動單元的高度。

根據(jù)實施例，部件組件的主電路板的DC鏈路軌經(jīng)由DC鏈路匯流條連接到DC鏈路板的DC鏈路軌。根據(jù)實施例，DC鏈路匯流條經(jīng)由DC鏈路端子安裝到DC鏈路板的DC鏈路軌和部件組件的主電路板的DC鏈路軌。

根據(jù)實施例，驅(qū)動單元具有包括罩、側(cè)壁和底部的殼體，并且 主電路板適配在殼體內(nèi)部并固定到底部，以使的主電路板的焊接側(cè)朝向底部。

根據(jù)實施例，殼體的底部由導(dǎo)電材料制成，且接地板電連接到底部。因此，電源部件模塊的冷卻板以及熱沉經(jīng)由接地板而被接地到底部，這降低了驅(qū)動單的EMC干擾。

根據(jù)實施例，熱沉具有第一區(qū)域和由第一區(qū)域圍繞的第二區(qū)域。第一區(qū)域具有給定高度的散熱片并且第二區(qū)域具有高度低于第一區(qū)域的散熱片或不具有散熱片。風(fēng)扇安裝在第二區(qū)域上，以使的第一區(qū)域的散熱片延伸到風(fēng)扇的側(cè)面。

根據(jù)實施例，電源部件模塊包括反相器配置的電源部件。

根據(jù)一實施例，電源部件模塊包括整流器配置的電源部件。

借助下文中對一些實施例的描述，前述內(nèi)容以及下面呈現(xiàn)的本實用新型的附加特征和附加優(yōu)勢將被更好地理解，該描述不限制本實用新型申請的范圍。

附圖說明

圖1a和圖1b描繪示例性實施例中的電梯的部件。

圖2a是根據(jù)示例性實施例的驅(qū)動單元的部件組件的前側(cè)的分解視圖。

圖2b是圖2a的部件組件的后側(cè)的分解視圖。

圖3是根據(jù)示例性實施例的電梯系統(tǒng)的驅(qū)動單元的示意圖。

圖4描繪示例性實施例中的驅(qū)動單元的DC鏈路架構(gòu)。

具體實施方式

出于可理解性的目的，在圖1至圖4中僅表示了認(rèn)為對于理解本實用新型必需的那些特征。因此，例如，可能未表示出在相應(yīng)領(lǐng)域中存在的被廣為人知的某些部件/功能。

在描述中，相同的附圖標(biāo)記始終用于相同的項。

圖1a和圖1b描繪示例性實施例中的電梯的部件。圖1a和圖1b 的電梯包括用于傳送乘客/貨物的電梯轎廂以及配重。在驅(qū)動的情況下，電梯轎廂和配重在電梯豎井中沿豎直路徑在相反方向上移動。

用于移動電梯轎廂和配重的驅(qū)動力通過提升機產(chǎn)生，該提升機包括永磁體電機21，提升機具有耦合到電機21的轉(zhuǎn)子的曳引輪。曳引繩通過曳引輪行進。曳引繩將電機21產(chǎn)生的驅(qū)動力傳遞至電梯轎廂和配重，以使得電梯轎廂以受控的方式移動。還可以使用諸如感應(yīng)電機或磁阻電機之類的其它類型的電機代替永磁體電機。

電梯轎廂的速度根據(jù)電梯轎廂的速度的目標(biāo)值進行調(diào)整，通過電梯控制單元29進行計算。電梯轎廂的速度的目標(biāo)值以如這樣的方式形成，以使得在跟隨目標(biāo)值的情況下，電梯轎廂可以基于由電梯乘客給出的電梯呼叫將乘客從一層傳送到另一層。

對電機21的供電通過變頻器22實現(xiàn)。變頻器22具有主電路，其在電機21和干線25之間分配電功率。主電路包括再生線路橋23和反向器24。再生線路橋23和反向器24經(jīng)由DC鏈路軌互連。DC鏈路軌具有正DC鏈路軌4A、負(fù)DC鏈路軌4B以及連接在正DC鏈路軌4A和負(fù)DC鏈路軌4B之間的DC鏈路電容器7。當(dāng)電梯轎廂在重的方向上移動時，力在電梯轎廂的移動方向上作用在曳引輪上。在那種情況下，變頻器22將電功率從干線25供應(yīng)至電機21。當(dāng)電梯轎廂在輕的方向上移動時，力在與電梯轎廂的移動方向相反的方向上作用在曳引輪上。在那種情況下，電機21制動電梯轎廂的移動并產(chǎn)生利用變頻器22供應(yīng)回干線25的電功率。

線路橋23和反向器24均具有功率部件，即設(shè)置為腳部26的igbt晶體管6A、6B。代替igbt晶體管或除igbt晶體管之外，還可以使用mosfet晶體管、雙極型晶體管、碳化硅(SiC)功率晶體管、氮化鎵(GaN)功率晶體管或其它適合的可控固態(tài)開關(guān)。每個腳部26具有連接至正DC鏈路軌4A的高側(cè)igbt晶體管6A和連接至負(fù)DC鏈路軌4B的低側(cè)igbt晶體管6B。同一腳部26的高側(cè)晶體管6A和低側(cè)晶體管6B還連接在一起以形成AC端子27。線路橋23的每個腳部26的AC端子27連接至干線25的AC電力線L1、L2、L3中的一個。 相應(yīng)地，反向器24的每個腳部26的AC端子28連接至永磁體電機21的定子繞組線纜R、S、T中的一個。線路橋23和反向器24兩者的igbt晶體管由脈寬調(diào)制器30控制。每個腳部26的高側(cè)晶體管6A和低側(cè)晶體管6B交替地切換至正DC鏈路軌4A和負(fù)DC鏈路軌4B，以使得AC端子27、28的電壓根據(jù)調(diào)制在正DC鏈路軌電壓和負(fù)DC鏈路軌電壓之間交替。在使用igbt晶體管的情況下，優(yōu)選地使用3kHz至20kHz之間的切換頻率。

反并聯(lián)續(xù)流二極管與igbt晶體管6A、6B關(guān)聯(lián)。續(xù)流二極管的目的是在igbt晶體管6A、6B均不傳導(dǎo)的情況下提供用于感應(yīng)電流的路徑。

額外的線路電流濾波器33進一步連接在AC電線L1、L2、L3和線路橋23之間，以去除由調(diào)制線路橋23igbt晶體管6A、6B導(dǎo)致的紋波電流。

提升機和變頻器22被設(shè)置在電梯豎井內(nèi)，使得不需要單獨的機房。確切地講，提升機和變頻器22被安裝至電梯豎井壁和電梯轎廂的移動路徑之間的狹窄空間。在實施例中，提升機被固定至電梯轎廂的導(dǎo)軌，以使得其位于導(dǎo)軌和豎井壁之間的空間中。變頻器22優(yōu)選位于提升機附近，以將布線最小化。在實施例中，變頻器22被固定至電梯轎廂的導(dǎo)軌。在可選實施例中，變頻器被固定至豎井壁。

為了將變頻器22適配至電梯豎井壁和電梯轎廂的移動路徑之間的狹窄空間，變頻器被設(shè)計為低輪廓單元，使得單元的高度被設(shè)計得盡可能的小。低輪廓單元設(shè)計已尤其利用圖2a和圖2b的部件組件而被實現(xiàn)。

圖2a是根據(jù)示例實施例的變頻器22的部件組件1A、1B的前側(cè)的分解圖。圖2b是圖2a的部件組件1A、1B的后側(cè)的分解圖。部件組件1A、1B包括主電路板2，其是具有部件側(cè)2A和焊接側(cè)2B的印刷電路板。已得到確認(rèn)的術(shù)語“部件側(cè)2A”和“焊接側(cè)2B”指的是電子器件制造的技術(shù)，其中“部件側(cè)”是諸如在印刷電路板上的通孔之類的電子部件的主要安裝側(cè)，“焊接側(cè)”是在焊接期間(例 如，諸如波峰焊)被處理的一側(cè)。主電路板2具有形成在主電路板的至少一個層中的主電路導(dǎo)體。形成在主電路板的至少一個層中的主電路導(dǎo)體可包括(參見圖1a)正DC鏈路軌4A、負(fù)DC鏈路軌4B以及相應(yīng)相腳26的輸出端子27、28。在實施例中，主電路導(dǎo)體形成在主電路板2的焊接側(cè)2B上。備選地或附加地，一個或多個主電路導(dǎo)體可以形成在主電路板2內(nèi)部的層中。備選地或附加地，一個或多個主電路導(dǎo)體可以形成在主電路板2的部件側(cè)上。

部件組件1A、1B包括低輪廓功率部件模塊5。功率部件模塊5包括igbt晶體管6A、6B以及線路橋23和/或反向器24的反并聯(lián)續(xù)流二極管。與現(xiàn)有技術(shù)方案相對比，電源部件模塊5被安裝至主電路板2的部件側(cè)2A。電源部件模塊5在其上側(cè)具有電主電路連接端子8。電源部件模塊5的igbt晶體管6A、6B/續(xù)流二極管經(jīng)由連接端子8連接至主電路板2的主電路導(dǎo)體4A、4B、27、28。電源部件模塊5經(jīng)由主電路連接端子8被直接安裝至主電路板的部件側(cè)2A，使得電源輸出級模塊5的上側(cè)面向主電路板2的部件側(cè)2A。

電源部件模塊5在其底側(cè)具有冷卻板9。冷卻板9以使能從igbt晶體管6A、6B/續(xù)流二極管向冷卻板9的傳熱的方式耦合至電源部件模塊5的igbt晶體管6A、6B/續(xù)流二極管。在實施例中，薄陶瓷基板被適配在igbt晶體管6A、6B/續(xù)流二極管和冷卻板9之間的電源部件模塊5，以從igbt晶體管6A、6B/續(xù)流二極管傳遞熱至冷卻板9并且將igbt晶體管6A、6B/續(xù)流二極管與冷卻板9電隔離。還可以使用具有熱傳導(dǎo)/電隔離性質(zhì)的合適組合的其它材料代替陶瓷基板。

低輪廓柱鰭熱沉10被安裝在冷卻板9上，以從冷卻板9傳導(dǎo)熱。熱沉10具有第一區(qū)域31和第二區(qū)域32。第一區(qū)域31圍繞第二區(qū)域32。第一區(qū)域31具有幾厘米的給定高度的冷卻鰭片，第二區(qū)域32具有低很多的高度的冷卻鰭片，例如小于一厘米的高度的冷卻鰭片。

風(fēng)扇11安裝在熱沉10的第二區(qū)域32上，使得熱沉10的第一區(qū)域31中的冷卻鰭片延伸至風(fēng)扇11的一側(cè)。風(fēng)扇11的旋轉(zhuǎn)軸12在垂直于主電路板2的平面的方向上對準(zhǔn)，以實現(xiàn)低輪廓風(fēng)扇布置。 在一個實施例中，風(fēng)扇11是朝向熱沉10的第二區(qū)域32吹冷空氣的軸向風(fēng)扇。在這種情況下，冷空氣轉(zhuǎn)動并流通至第一區(qū)域31的冷卻鰭片內(nèi)，因此將熱從第一區(qū)域31的冷卻鰭片傳遞至周圍環(huán)境。備選地，風(fēng)扇11可以是與熱沉10相鄰適配的徑向風(fēng)扇，使得其可以將空氣直接吹送至第一區(qū)域31的冷卻鰭內(nèi)。這意味著可以實現(xiàn)高效的風(fēng)扇操作，這是因為風(fēng)扇動力不因為使氣流旋轉(zhuǎn)而被浪費。在這種情況下，不需要第二區(qū)域32，且所有的冷卻鰭片可以具有幾厘米的相同高度。

盡管圖2a、圖2b中未表示，但是部件組件可以包括如igbt柵極驅(qū)動器、邏輯電路裝置、用于控制igbt晶體管6A、6B的微控制器和/或數(shù)字信號處理器，或用于降低igbt晶體管的開關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)的緩沖電路。額外的部件可以被安裝至主電路板2和/或單獨的控制板。此外，電源部件模塊5可以具有連接至主電路板2/單獨的控制板的額外的信號端子，使得igbt晶體管6A、6B的控制信號經(jīng)由信號端子從主電路板2/控制板傳遞至igbt晶體管6A、6B的控制柵極。

部件組件1A、1B進一步包括安裝至所述部件組件1A、1B的部件2、5、10、11上的塑料的絕緣罩14。絕緣罩14的目的是防止靜電放電和電擊，以及在存儲、運輸和電梯安裝和維修期間保護部件組件。主電路板2被固定至絕緣罩14使得主電路板2的焊接側(cè)2B朝向絕緣罩14的底部15。

絕緣罩14具有用于冷卻氣體以從熱沉10排出至周圍環(huán)境的孔39。此外，絕緣罩14還具有將冷卻氣體引導(dǎo)至變頻器22的所選部件的空氣引導(dǎo)部40。

部件組件1A、1B包括安裝在絕緣罩14的塑料底部15上的接地板16。接地板16電連接至功率部件模塊5的冷卻板9和熱沉10。

據(jù)此，電源部件模塊5、熱沉10和風(fēng)扇11從而依次夾置在主電路板2上，以實現(xiàn)低輪廓部件組件，這易于更換，并且是模塊化的，例如可以包括額外的部件組件以增加功能性，而不增加變頻器的高度。

在圖3和圖4中描繪了根據(jù)以上公開的具有部件組件1A、1B的變頻器22的結(jié)構(gòu)。圖3是根據(jù)示例性實施例的電梯系統(tǒng)的變頻器33的示意側(cè)視圖。圖4描繪示例性實施例中的驅(qū)動單元的DC鏈路架構(gòu)。根據(jù)以上公開，變頻器22具有兩個部件組件1A、1B。第一部件組件1A具有包括igbt晶體管6A、6B和線路橋23的續(xù)流二極管的功率模塊。線路電流濾波器33利用供應(yīng)線纜38連接至線路橋23。第二部件組件1B具有包括igbt晶體管6A、6B和反向器24的續(xù)流二極管的電流模塊5。部件組件1A、1B兩者均包括用于將相應(yīng)的部件組件1A、1B的主電路板2連接至變頻器22的公用DC鏈路軌4A、4B的DC鏈路連接端子13。

變頻器包括可操作以輸出24V DC電壓的DC/DC降壓電源37，被用作控制電子器件的供電電壓。DC/DC電源37的高壓輸入直接連接至DC鏈路主電路的正DC鏈路軌4A和負(fù)DC鏈路軌4B，即，連接至幾百伏的DC電壓。

變頻器22進一步包括DC鏈路板17，例如，具有形成在印刷電路板的至少一個層中的正DC鏈路軌4A和負(fù)DC鏈路軌4B的印刷電路板。以電解電容器、鋁電容器、陶瓷電容器、塑料電容器或相應(yīng)的形式的DC鏈路電容器7或DC鏈路電容器堆連接在正DC鏈路軌4A和負(fù)DC鏈路軌4B之間，安裝至DC鏈路板17的部件側(cè)。DC鏈路電容器7的目的是存儲電能以使得DC鏈路軌4A、4B中的電壓變化平坦化。DC鏈路板17具有與部件組件1A、1B相似的DC鏈路連接端子13。

部件組件1A、1B的主電路板2的DC鏈路軌4A、4B經(jīng)由DC鏈路匯流條4A’、4B’連接至DC鏈路板17的DC鏈路軌4A、4B。DC鏈路匯流條4A’與正DC鏈路軌4A連接在一起，DC鏈路匯流條4B’與負(fù)DC鏈路軌4B連接在一起。在圖4中，DC鏈路匯流條4A’、4B’彼此部分地重疊。DC鏈路匯流條4A’、4B’由銅制成并覆蓋有層壓在其上的塑料絕緣體。DC鏈路匯流條4A’、4B’通過DC鏈路連接端子13耦合至DC鏈路板17的DC鏈路軌4A、4B和主電路板2。

在一個實施例中，具有DC鏈路電容器7的DC鏈路板17被包括在部件組件1A中，使得其與部件組件1A的其它部件一樣被適配在相同的塑料絕緣罩14內(nèi)。這意味著DC鏈路板17/DC鏈路電容器7是線路橋23模塊的一部分，其可作為一個備件單元來使用，例如，DC鏈路板17/DC鏈路電容器7與線路橋23部件同時被更換。

如可從圖3看出的，部件組件1A、1B的主電路板2的平面和DC鏈路板17的平面彼此均共面。這是可能的，因為所有要求空間的部件被安裝至部件側(cè)，從而允許了低輪廓變頻器單元。此外，可以使用筆直的DC鏈路匯流條4A’、4B’，其簡化了結(jié)構(gòu)。

變頻器22具有由片金屬制成的殼體。殼體包括蓋18、側(cè)壁19和殼體底部20。DC鏈路板17被固定至殼體底部20。另外，每個部件組件1A、1B通過接地板16固定至殼體底部20，使得每個部件組件1A、1B的冷卻板9和熱沉11電接地至殼體的金屬殼體底部20。

在圖3的實施例中，低輪廓變頻器22被安裝至電梯豎井壁34和導(dǎo)軌35之間的空間。變頻器22的高度36被設(shè)計得盡可能低。變頻器22的殼體底部20被固定至豎井壁34，靠近提升機，使得在變頻器22和提升機的電極21之間僅需要短的供電線纜。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，甚至可以將多于兩個單獨的部件組件1A、1B添加至變頻器22，以用于提升功能性。例如，可以將用于控制提升機的電磁制動的制動控制組件包括在變頻器22中。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員同樣明顯的是，代替線路橋23，部件組件1A可以包括不同的AC/DC整流器結(jié)構(gòu)，諸如全橋二極管整流器。這種整流器可操作以整流AC電壓而不將功率再生回干線25。附加地或備選地，整流器的部件組件1A、1B可以具有PFC(功率因素補償)結(jié)構(gòu)。例如，部件組件1A可以被構(gòu)造為三相整流器或單相整流器。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，上述變頻器22可被用作用于輸送機的驅(qū)動電機的空間有效利用的方案，尤其是扶梯或移動步道的電機。

上面借助實施例的一些示例來描述了本實用新型。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，本實用新型并不限于上面描述的實施例，而是在由權(quán)利要求限定的發(fā)明性概念的范圍內(nèi)的許多其它實施是可行的。