發(fā)明領(lǐng)域

本文中公開(kāi)的主題大體上涉及電梯的領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及在電梯系統(tǒng)中將負(fù)荷傳感器用于電角度和位置測(cè)量。

背景

自力推進(jìn)電梯系統(tǒng)也被稱為無(wú)纜繩電梯系統(tǒng)，可用于某些應(yīng)用(例如，高層建筑物)，其中纜繩式系統(tǒng)的大部分纜繩受禁并且有多個(gè)電梯轎廂需要在單個(gè)行道中行進(jìn)。存在自力推進(jìn)電梯系統(tǒng)，其中在正常操作條件下，第一行道被指定用于電梯轎廂向上行進(jìn)并且第二行道被指定用于電梯轎廂向下行進(jìn)。井道的每端處的轉(zhuǎn)移站用來(lái)在第一行道與第二行道之間水平地移動(dòng)轎廂。也可支持另外的行道。

用于無(wú)纜繩電梯系統(tǒng)的一種類型的電梯推進(jìn)系統(tǒng)包括線性電機(jī)，諸如，使用至少一個(gè)主動(dòng)控制繞組的電控線性同步電機(jī)。為了有效地操作同步電機(jī)，通常需要準(zhǔn)確的電角度確定。傳統(tǒng)電梯系統(tǒng)依賴于電機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器或磁性凸極來(lái)確定電角度。

本發(fā)明的簡(jiǎn)單描述

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，一種電梯系統(tǒng)包括：電梯轎廂，其在井道中行進(jìn)；以及線性推進(jìn)系統(tǒng)，其向電梯轎廂施加力。線性推進(jìn)系統(tǒng)包括：輔助部分，其安裝到電梯轎廂；以及主要部分，其安裝在井道中。主要部分包括多個(gè)電機(jī)區(qū)段。電梯系統(tǒng)還包括負(fù)荷傳感器，所述負(fù)荷傳感器可操作以檢測(cè)制動(dòng)器上的電梯負(fù)荷。電梯系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)可操作以在制動(dòng)器被嚙合并應(yīng)用推力時(shí)將電流應(yīng)用到與輔助部分重疊的電機(jī)區(qū)段中的至少一個(gè)，確定電梯負(fù)荷的測(cè)量值，并且改變電角度估算。

在上述實(shí)施方案中，或在替代方案中，可應(yīng)用電流以使電梯轎廂產(chǎn)生向上推力。

在上述實(shí)施方案中，或在替代方案中，可由控制系統(tǒng)基于在制動(dòng)器被嚙合時(shí)識(shí)別對(duì)應(yīng)于電梯負(fù)荷的最小負(fù)荷測(cè)量值的電角度估算的值來(lái)確定用于線性推進(jìn)系統(tǒng)的控制操作的峰值推力電角度。

在上述實(shí)施方案中，或在替代方案中，可在控制系統(tǒng)初始化后、在制動(dòng)器松開(kāi)之前確定峰值推力電角度。

在上述實(shí)施方案中，或在替代方案中，可由控制系統(tǒng)在制動(dòng)器松開(kāi)之后將峰值推力電角度應(yīng)用到電機(jī)區(qū)段中的至少一個(gè)。

在上述實(shí)施方案中，或在替代方案中，在制動(dòng)器被嚙合時(shí)，可將電流一次應(yīng)用到電機(jī)區(qū)段中的一個(gè)。

在上述實(shí)施方案中，或在替代方案中，可由控制系統(tǒng)基于在制動(dòng)器被嚙合時(shí)電梯負(fù)荷的測(cè)量值來(lái)確定與輔助部分重疊的電機(jī)區(qū)段中的每個(gè)的峰值推力。

在上述實(shí)施方案中，或在替代方案中，可基于下列項(xiàng)來(lái)確定電梯轎廂在井道中的位置：電機(jī)區(qū)段在井道中的預(yù)定位置，以及在與輔助部分重疊的電機(jī)區(qū)段之間觀察到的峰值推力的比例分配。

在上述實(shí)施方案中，或在替代方案中，輔助部分可包括一個(gè)或多個(gè)永久磁鐵，并且電機(jī)區(qū)段可各自包括一個(gè)或多個(gè)線圈。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，一種方法包括：使井道中的電梯轎廂的制動(dòng)器嚙合；以及在制動(dòng)器被嚙合時(shí)，將電流應(yīng)用到與線性推進(jìn)系統(tǒng)的輔助部分重疊的線性推進(jìn)系統(tǒng)的主要部分的電機(jī)區(qū)段，以向電梯轎廂施加力。線性推進(jìn)系統(tǒng)包括：輔助部分，其安裝到電梯轎廂；以及主要部分，其包括安裝在井道中的多個(gè)電機(jī)。在制動(dòng)器被嚙合時(shí)，確定電梯負(fù)荷的測(cè)量值。在制動(dòng)器被嚙合并且應(yīng)用推力時(shí)，改變電角度估算。

在上述實(shí)施方案中，或在替代方案中，可應(yīng)用電流以使電梯轎廂產(chǎn)生向上推力。

在上述實(shí)施方案中，或在替代方案中，可基于在制動(dòng)器被嚙合時(shí)識(shí)別對(duì)應(yīng)于電梯負(fù)荷的最小負(fù)荷測(cè)量值的電角度估算的值來(lái)確定用于線性推進(jìn)系統(tǒng)的控制操作的峰值推力電角度。

在上述實(shí)施方案中，或在替代方案中，可在控制系統(tǒng)初始化后并且在制動(dòng)器松開(kāi)之前確定峰值推力電角度。

在上述實(shí)施方案中，或在替代方案中，可由控制系統(tǒng)在制動(dòng)器松開(kāi)之后將峰值推力電角度應(yīng)用到電機(jī)區(qū)段中的至少一個(gè)。

在上述實(shí)施方案中，或在替代方案中，在制動(dòng)器被嚙合時(shí)，可將電流一次應(yīng)用到電機(jī)區(qū)段中的一個(gè)。

在上述實(shí)施方案中，或在替代方案中，可基于在制動(dòng)器被嚙合時(shí)電梯負(fù)荷的測(cè)量值來(lái)確定與輔助部分重疊的電機(jī)區(qū)段中的每個(gè)的峰值推力。

在上述實(shí)施方案中，或在替代方案中，可基于下列項(xiàng)來(lái)確定電梯轎廂在井道中的位置：電機(jī)區(qū)段在井道中的預(yù)定位置，以及在與輔助部分重疊的電機(jī)區(qū)段之間觀察到的峰值推力的比例分配。

附圖簡(jiǎn)單描述

本說(shuō)明書結(jié)論部分的權(quán)利要求書中具體指出并明確要求被視作本發(fā)明的主題。從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述中，應(yīng)明白本發(fā)明的上述和其他特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：

圖1描繪根據(jù)示例性實(shí)施方案的多轎廂無(wú)纜繩電梯系統(tǒng)；

圖2描繪示例性實(shí)施方案中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的部件；

圖3描繪根據(jù)示例性實(shí)施方案的電梯系統(tǒng)的一部分；以及

圖4是示出根據(jù)示例性實(shí)施方案產(chǎn)生的電角度估算誤差與推力之間的關(guān)系的示意圖。

詳細(xì)描述

圖1描繪示例性實(shí)施方案中的多轎廂自力推進(jìn)電梯系統(tǒng)10。電梯系統(tǒng)10包括井道11，所述井道具有多個(gè)行道13、15和17。盡管圖1中示出三個(gè)行道，但應(yīng)理解，實(shí)施方案可以用于具有任何數(shù)量的行道的多轎廂自力推進(jìn)電梯系統(tǒng)。在每個(gè)行道13、15、17中，轎廂14在一個(gè)方向上行進(jìn)，即，向上或向下。例如，在圖1中，行道13和15中的轎廂14向上行進(jìn)，并且行道17中的轎廂14向下行進(jìn)。一個(gè)或多個(gè)轎廂14可在單個(gè)行道13、15和17中行進(jìn)。

上部轉(zhuǎn)移站30在頂樓的上方，以使電梯轎廂14水平運(yùn)動(dòng)，以便在行道13、15與17之間移動(dòng)電梯轎廂14。應(yīng)理解，上部轉(zhuǎn)移站30可位于頂樓處，而不是在頂樓的上方。下部轉(zhuǎn)移站32在一樓的下方，以使電梯轎廂14水平運(yùn)動(dòng)，以便在行道13、15與17之間移動(dòng)電梯轎廂14。應(yīng)理解，下部轉(zhuǎn)移站32可位于一樓處，而不是在一樓的下方。盡管圖1中未示出，但一樓與頂樓之間可使用一個(gè)或多個(gè)中間轉(zhuǎn)移站。中間轉(zhuǎn)移站類似于上部轉(zhuǎn)移站30和下部轉(zhuǎn)移站32。

使用線性電機(jī)系統(tǒng)來(lái)推進(jìn)轎廂14，所述線性電機(jī)系統(tǒng)具有主要的固定部分16和輔助的移動(dòng)部分18。主要部分16包括安裝在行道13、15和17的一側(cè)或兩側(cè)的繞組或線圈。輔助部分18包括安裝到轎廂14的一側(cè)或兩側(cè)的永久磁鐵。主要部分16被供應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制轎廂14在它們相應(yīng)的行道中移動(dòng)。

圖2描繪示例性實(shí)施方案中的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的部件。應(yīng)理解，為便于說(shuō)明，圖2中沒(méi)有示出其他部件(例如，安全機(jī)構(gòu)、制動(dòng)器等)。如圖2所示，一個(gè)或多個(gè)直流電源40經(jīng)由一根或多根直流母線44耦合到一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42。直流電源40可使用存儲(chǔ)裝置(例如，電池、電容器)來(lái)實(shí)施，或者可以是調(diào)整來(lái)自另一源的電力的有源裝置(例如，整流器)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42從直流母線44接收直流電，并且將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給線性電機(jī)系統(tǒng)的主要部分16。每個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42可以是轉(zhuǎn)換器，將來(lái)自直流母線44的直流電轉(zhuǎn)換成提供給主要部分16的相應(yīng)區(qū)段的多相(例如，3相)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。主要部分16被分成多個(gè)電機(jī)區(qū)段，其中每個(gè)電機(jī)區(qū)段與相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42相關(guān)聯(lián)。

控制器46將控制信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42中的每個(gè)，以控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的生成?？刂破?6可使用脈沖寬度調(diào)制(pwm)控制信號(hào)來(lái)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的生成?？刂破?6可使用經(jīng)編程以生成控制信號(hào)的基于處理器的裝置來(lái)實(shí)施?？刂破?6也可以是電梯控制系統(tǒng)或電梯管理系統(tǒng)的部分。

圖3描繪電梯系統(tǒng)10的另一視圖，所述電梯系統(tǒng)包括在井道11中行進(jìn)的電梯轎廂14。電梯轎廂14由沿著井道11的長(zhǎng)度延伸的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)軌24引導(dǎo)，其中導(dǎo)軌24可固定到結(jié)構(gòu)部件19。為便于說(shuō)明，圖3的視圖只描繪單個(gè)導(dǎo)軌24；然而，可以有兩個(gè)或更多導(dǎo)軌24安置在例如電梯轎廂14的相對(duì)側(cè)上。電梯系統(tǒng)10使用線性推進(jìn)系統(tǒng)20，其中主要部分16包括多個(gè)電機(jī)區(qū)段22，所述電機(jī)區(qū)段各自具有一個(gè)或多個(gè)線圈26(即，相繞組)。主要部分16可安裝到導(dǎo)軌24、合并到導(dǎo)軌24中，或者可與導(dǎo)軌24分開(kāi)。主要部分16充當(dāng)永磁同步線性電機(jī)的定子，以向電梯轎廂14施加力。輔助部分18安裝到電梯轎廂14，并且包括一個(gè)或多個(gè)永久磁鐵28的陣列，以作為線性推進(jìn)系統(tǒng)20的第二部分。電機(jī)區(qū)段22的線圈26可布置成三相，如電機(jī)領(lǐng)域已知。一個(gè)或多個(gè)主要部分16可安裝在井道11中，以與安裝到電梯轎廂14的永久磁鐵28協(xié)作。永久磁鐵28可安置在電梯轎廂14的兩側(cè)上；但圖3的實(shí)例中只描繪了包括永久磁鐵28的電梯轎廂14的單側(cè)。替代實(shí)施方案可使用單個(gè)主要部分16-輔助部分18配置，或者多個(gè)主要部分16-輔助部分18配置。

在圖3的實(shí)例中，有四個(gè)電機(jī)區(qū)段22，描繪成電機(jī)區(qū)段22a、電機(jī)區(qū)段22b、電機(jī)區(qū)段22c和電機(jī)區(qū)段22d。電機(jī)區(qū)段22a至22d中的每個(gè)具有對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42a至42d?？刂破?6經(jīng)由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42a至42d將驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供到電機(jī)區(qū)段22a至22d，以控制電梯轎廂14的運(yùn)動(dòng)?？刂破?6可使用微處理器來(lái)實(shí)施，所述微處理器執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)程序，以執(zhí)行本文中描述的操作?；蛘?，控制器46可在硬件(例如，asic、fpga)中實(shí)施或者在硬件/軟件的組合中實(shí)施?？刂破?6也可以是電梯控制系統(tǒng)的部分?？刂破?6可包括電源電路(例如，轉(zhuǎn)換器或驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu))，以對(duì)主要部分16供以電力。盡管描繪單個(gè)控制器46，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，可使用多個(gè)控制器46。例如，可提供單個(gè)控制器46，以控制相對(duì)較短距離上的一組電機(jī)區(qū)段22的操作。

在示例性實(shí)施方案中，電梯轎廂14包括機(jī)載控制器56，所述機(jī)載控制器具有一個(gè)或多個(gè)收發(fā)器38和處理器或cpu,34。機(jī)載控制器56和控制器46共同形成控制系統(tǒng)50，其中計(jì)算處理可在機(jī)載控制器56與控制器46之間轉(zhuǎn)移。在示例性實(shí)施方案中，處理器34被配置成監(jiān)測(cè)一個(gè)或多個(gè)傳感器，并且經(jīng)由收發(fā)器38與一個(gè)或多個(gè)控制器46通信。在示例性實(shí)施方案中，為了確保可靠的通信，電梯轎廂14可包括至少兩個(gè)收發(fā)器38。收發(fā)器38可被設(shè)置成以不同的頻率或通信通道操作，以最小化干擾并且提供電梯轎廂14與一個(gè)或多個(gè)控制器46之間的全雙工通信。在圖3的實(shí)例中，機(jī)載控制器56與負(fù)荷傳感器52接合，以檢測(cè)制動(dòng)器36上的電梯負(fù)荷。制動(dòng)器36可與結(jié)構(gòu)部件19、導(dǎo)軌24或井道11中的其他結(jié)構(gòu)嚙合。盡管圖3的實(shí)例只描繪單個(gè)負(fù)荷傳感器52和制動(dòng)器36，但電梯轎廂14可包括多個(gè)負(fù)荷傳感器52和制動(dòng)器36。

由負(fù)荷傳感器52觀察到的電梯負(fù)荷可由機(jī)載控制器56在本地計(jì)算，或者經(jīng)由收發(fā)器38無(wú)線發(fā)送到控制器46，以用于進(jìn)一步處理。作為一個(gè)實(shí)例，機(jī)載控制器56可在收集到數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)從負(fù)荷傳感器52中流出數(shù)據(jù)?；蛘撸趯㈦娞葚?fù)荷數(shù)據(jù)發(fā)送到控制器46之前，機(jī)載控制器56可利用時(shí)序信息對(duì)電梯負(fù)荷數(shù)據(jù)加以時(shí)間戳，或者以其他方式使電梯負(fù)荷數(shù)據(jù)與時(shí)序信息關(guān)聯(lián)。

一個(gè)或多個(gè)電機(jī)區(qū)段22可在任何給定的時(shí)間點(diǎn)與輔助部分18重疊。在圖3的實(shí)例中，電機(jī)區(qū)段22a與輔助部分18部分重疊(例如，約33％重疊)，電機(jī)區(qū)段22b與輔助部分18完全重疊(100％重疊)，并且電機(jī)區(qū)段22c與輔助部分18部分重疊(例如，約66％重疊)。電機(jī)區(qū)段22d與輔助部分18之間沒(méi)有描繪出重疊。在實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)50可操作以在制動(dòng)器36被嚙合時(shí)將電流應(yīng)用到與輔助部分18重疊的電機(jī)區(qū)段22中的至少一個(gè)，并且確定電梯負(fù)荷的測(cè)量值?？刂破?6可控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42中的一個(gè)或多個(gè)上的電流，同時(shí)基于負(fù)荷傳感器52經(jīng)由收發(fā)器38從機(jī)載控制器56接收電梯負(fù)荷數(shù)據(jù)?？蓱?yīng)用電流以通過(guò)參考直接正交框架注入恒定電流來(lái)對(duì)電梯轎廂14產(chǎn)生向上推力39。

由線性推進(jìn)系統(tǒng)20產(chǎn)生的推力取決于主要部分16與輔助部分18之間的重疊量以及由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42作出的對(duì)線性推進(jìn)系統(tǒng)20的電角度的估算。當(dāng)主要部分16與輔助部分18存在最大重疊，并且電角度的估算具有最小誤差時(shí)，獲得峰值推力。推力/角度誤差曲線遵循如圖4所示的余弦函數(shù)，其中峰值推力60在角度估算誤差為零時(shí)出現(xiàn)。負(fù)荷傳感器52能夠感測(cè)電梯轎廂14與制動(dòng)器36之間的電梯負(fù)荷，以便測(cè)量由電梯轎廂14上的任何電機(jī)區(qū)段22產(chǎn)生的推力。

當(dāng)應(yīng)用推力時(shí)，在制動(dòng)器36被嚙合的情況下，可改變由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42應(yīng)用的電角度估算。隨著電角度估算改變，被負(fù)荷傳感器52觀察為電梯負(fù)荷的所生成的推力也改變。隨著電角度估算改變，從驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42輸出的電流也改變(但在直接正交參考系中仍可保持恒定)。導(dǎo)致負(fù)荷傳感器52上出現(xiàn)最小負(fù)荷的電角度估算可由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42用于控制線性推進(jìn)系統(tǒng)20?？捎煽刂葡到y(tǒng)50基于在制動(dòng)器36被嚙合時(shí)識(shí)別對(duì)應(yīng)于電梯負(fù)荷的最小負(fù)荷測(cè)量值的電角度估算的值來(lái)確定用于線性推進(jìn)系統(tǒng)20的控制操作的峰值推力電角度。例如，可由控制系統(tǒng)50基于在制動(dòng)器36被嚙合并且電角度估算改變時(shí)識(shí)別電梯負(fù)荷的最小負(fù)荷測(cè)量值來(lái)確定峰值推力。

控制系統(tǒng)50也可基于下列項(xiàng)來(lái)確定電梯轎廂14在井道11中的位置：電機(jī)區(qū)段22在井道11中的預(yù)定位置，以及在與輔助部分18重疊的電機(jī)區(qū)段22(諸如，圖3的實(shí)例中的電機(jī)區(qū)段22a至22c)之間觀察到的峰值推力的比例分配。在制動(dòng)器36被嚙合的情況下，一次可在與輔助部分18重疊的一個(gè)電機(jī)區(qū)段22中產(chǎn)生推力，從而導(dǎo)致可由負(fù)荷傳感器52檢測(cè)到的變化。所產(chǎn)生的推力的量與輔助部分18和每個(gè)電機(jī)區(qū)段22之間的重疊量成比例。從負(fù)荷傳感器52中獲得每個(gè)重疊的電機(jī)區(qū)段22(例如，電機(jī)區(qū)段22a至22c)的所產(chǎn)生的推力，并且由于主要部分16的電機(jī)區(qū)段22的位置是固定且已知的，因此，可獲得電梯轎廂14在井道11中的進(jìn)程位置。在制動(dòng)器被嚙合時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42可注入恒定電流，以生成向上推力39，并且改變電角度估算。隨著電角度估算改變，推力大小也改變，并且生成峰值推力的角度對(duì)應(yīng)于電梯轎廂14的精確位置。粗略位置被精確位置改善，以給出電梯轎廂14在井道11中的確切位置。例如，如果電機(jī)區(qū)段22b的位置已知并且電機(jī)區(qū)段22b因?yàn)榕c輔助部分18完全重疊而呈現(xiàn)出最大峰值推力，那么這個(gè)信息可限定粗略位置。通過(guò)在改變驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)42a和42c上的電角度估算后將使用電機(jī)區(qū)段22a和22c可達(dá)到的峰值推力進(jìn)行比較，可確定重疊的比例量，以產(chǎn)生精確位置。

自動(dòng)確定電角度可實(shí)現(xiàn)在不將絕對(duì)位置傳感器用于初始電角度確定的情況下控制線性推進(jìn)系統(tǒng)20。自動(dòng)確定電梯轎廂14在井道11中的位置可消除對(duì)絕對(duì)位置傳感器的需要。

盡管只結(jié)合有限數(shù)量的實(shí)施方案詳細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)易于理解，本發(fā)明并不限于此類公開(kāi)的實(shí)施方案。相反，本發(fā)明可以進(jìn)行更改，以并入在此之前并未描述但與本發(fā)明的精神和范圍相符的任何數(shù)量的變化、修改、替換或等效布置。此外，盡管已描述了本發(fā)明的各種實(shí)施方案，但應(yīng)理解，本發(fā)明的方面可以只包括所述實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案。因此，本發(fā)明不應(yīng)被視為受限于前述描述，而只受限于所附權(quán)利要求書的范圍。