線性推進(jìn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】公開一種線性推進(jìn)機(jī)器和系統(tǒng)(10)，其包括具有多個(gè)齒(34)的定子(30)和可在沿所述定子(30)的線性方向上移動(dòng)的動(dòng)子(32)。所述動(dòng)子可以包括多個(gè)間隔開的鐵磁夾層(40)、多個(gè)槽(42)、多個(gè)線圈(44)以及多個(gè)磁體層(46)。所述槽(42)中的每一個(gè)可以鄰近于所述夾層(40)中的至少一個(gè)。每個(gè)線圈(44)可設(shè)置在槽(42)中。每個(gè)磁體層(46)可以夾在夾層(40)之間并且設(shè)置在所述多個(gè)線圈(44)中的一個(gè)內(nèi)側(cè)。每個(gè)線圈(44)設(shè)置成垂直于磁體層(46)的磁通量方向，所述線圈(44)纏繞在所述磁體層(46)上。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述齒(34)或所述磁體層(46)可設(shè)置成一定角度。
【專利說明】線性推進(jìn)系統(tǒng)
[0001 ] 公開領(lǐng)域
[0002]本公開總體上涉及線性推進(jìn)系統(tǒng)，并且具體地說，涉及自推進(jìn)電梯系統(tǒng)。
[0003]公開背景
[0004]在用于有纜系統(tǒng)的纜繩的質(zhì)量笨重并且在單個(gè)井道內(nèi)需要多個(gè)電梯轎廂的各種應(yīng)用(即，高層建筑物)中，自推進(jìn)電梯系統(tǒng)(也稱為無纜電梯系統(tǒng))被視為有用的。存在自推進(jìn)電梯系統(tǒng)，在所述系統(tǒng)中，第一井道被指定用于向上行進(jìn)的電梯轎廂并且第二井道被指定用于向下行進(jìn)的電梯轎廂。在井道每個(gè)端部處的中轉(zhuǎn)站用來在第一井道與第二井道之間水平地移動(dòng)轎廂。
[0005]需要成本有效的電梯系統(tǒng)。
[0006]公開概述
[0007]根據(jù)本公開的一個(gè)方面，公開了一種線性推進(jìn)機(jī)器。所述線性推進(jìn)機(jī)器可包括第一定子和第一動(dòng)子。所述定子可包括多個(gè)齒。第一動(dòng)子可鄰近于第一定子并且可在沿第一定子的線性方向上移動(dòng)。所述動(dòng)子可包括:多個(gè)間隔開的鐵磁夾層;多個(gè)槽，所述槽中的每一個(gè)鄰近于所述夾層中的至少一個(gè);多個(gè)線圈；以及多個(gè)磁體層。每個(gè)磁體層可夾在所述夾層中的兩個(gè)之間并且設(shè)置在多個(gè)線圈中的一個(gè)內(nèi)側(cè)。每個(gè)線圈可設(shè)置在至少一個(gè)槽中，并且所述線圈可具有激活狀態(tài)和去激活狀態(tài)。每個(gè)線圈可設(shè)置成大致上垂直于永磁體層的磁通量方向，所述線圈纏繞在所述永磁體層上。齒或永磁體層可設(shè)置成與大致上垂直于第一動(dòng)子上的推力方向的平面成一定角度，所述推力是由第一動(dòng)子與第一定子的相互作用產(chǎn)生的。
[0008]在一種改進(jìn)中，多個(gè)槽可以是線性推進(jìn)機(jī)器相數(shù)的多倍。
[0009]在另一種改進(jìn)中，多個(gè)齒中的每一個(gè)可包括偏斜的側(cè)表面。
[0010]在又一種改進(jìn)中，多個(gè)齒中的每一個(gè)具有齒寬度，并且橫跨處于兩個(gè)夾層之間的槽的距離是槽寬度，其中槽寬度與齒寬度大致相同。
[0011]在另一種改進(jìn)中，夾層中的每一個(gè)可包括偏斜的夾層側(cè)表面。
[0012]在另一種改進(jìn)中，線性推進(jìn)機(jī)器還可包括第二定子。第一動(dòng)子可設(shè)置在第一定子與第二定子之間。
[0013]在另一種改進(jìn)中，線性推進(jìn)機(jī)器還可包括第二動(dòng)子，所述第二動(dòng)子可在沿第一定子的線性方向上移動(dòng)。第一定子可設(shè)置在第一動(dòng)子與第二動(dòng)子之間。在又一種改進(jìn)中，第一動(dòng)子和第二動(dòng)子中的每一個(gè)的磁體層可相對(duì)于第一定子成角度。在另一種改進(jìn)中，線性推進(jìn)機(jī)器還可包括第三動(dòng)子和第四動(dòng)子，所述第三動(dòng)子和第四動(dòng)子可在沿第一定子的線性方向上移動(dòng)。第一定子可設(shè)置在第三動(dòng)子與第四動(dòng)子之間，并且第三動(dòng)子和第四動(dòng)子可從第一動(dòng)子和第二動(dòng)子偏移。
[0014]根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，公開了另一種線性推進(jìn)機(jī)器。所述線性推進(jìn)機(jī)器可包括第一定子和第一動(dòng)子。所述定子可包括多個(gè)齒，所述齒中的每一個(gè)具有磁極。第一動(dòng)子可鄰近于第一定子并且可在沿第一定子的線性方向上移動(dòng)。第一定子的齒和第一動(dòng)子可限定間隙。所述動(dòng)子可包括多個(gè)間隔開的鐵磁夾層、多個(gè)槽、多個(gè)線圈以及多個(gè)永磁體層。每個(gè)永磁體層可夾在所述夾層中的兩個(gè)之間并且設(shè)置在多個(gè)線圈中的一個(gè)內(nèi)側(cè)。所述槽中的每一個(gè)可鄰近于所述夾層中的至少一個(gè)。每個(gè)線圈可設(shè)置在至少一個(gè)槽中。所述線圈可具有激活狀態(tài)和去激活狀態(tài)。所述多個(gè)永磁體層可安裝在動(dòng)子上，以通過連續(xù)的永磁體層在沿動(dòng)子的縱向方向上具有相反極性。每個(gè)線圈可設(shè)置成大致上垂直于永磁體層的磁通量方向，所述線圈纏繞在所述永磁體層上的。齒或永磁體層可設(shè)置成與大致上垂直于第一動(dòng)子上的推力方向的平面成約-60°到約60°范圍中的角度，所述推力是由第一動(dòng)子與第一定子的相互作用產(chǎn)生的。
[0015]在一種改進(jìn)中，每個(gè)永磁體層可具有梯形形狀。
[0016]在另一種改進(jìn)中，每個(gè)永磁體層可包括第一永磁體和第二永磁體。第一永磁體可設(shè)置在定子與第二磁體之間。第一永磁體可以是粘結(jié)磁體。
[0017]根據(jù)本公開的又一個(gè)方面，公開了一種電梯系統(tǒng)。所述電梯系統(tǒng)可包括井道、設(shè)置在井道內(nèi)的轎廂以及線性電機(jī)。所述線性電機(jī)可包括:第一定子，所述第一定子設(shè)置在井道中并且包括多個(gè)齒；以及第一動(dòng)子，所述第一動(dòng)子安裝在轎廂上并且鄰近于所述定子。第一定子的齒中的每一個(gè)可以是磁極。第一定子可由層壓鐵磁材料制成。第一動(dòng)子可在沿第一定子的線性方向上移動(dòng)。所述動(dòng)子可包括由層壓鐵磁材料制成的多個(gè)間隔開的夾層、多個(gè)槽、多個(gè)永磁體層以及多個(gè)線圈。所述槽中的每一個(gè)可鄰近于所述夾層中的至少一個(gè)。每個(gè)永磁體層可夾在所述夾層中的兩個(gè)之間。每個(gè)永磁體層可包括第一磁體和第二磁體。第一磁體可設(shè)置在第二磁體與定子之間。第一磁體可以是粘結(jié)磁體。第二磁體可以是燒結(jié)磁體。所述線圈可具有激活狀態(tài)和去激活狀態(tài)。每個(gè)線圈可設(shè)置在至少一個(gè)槽中并且纏繞在永磁體中的一個(gè)上。每個(gè)線圈可設(shè)置成大致上垂直于永磁體的磁通量方向，所述線圈纏繞在所述永磁體上。線性電機(jī)可以是多相電機(jī)。所述多個(gè)線圈的第一組可帶有交流電，所述交流電具有與所述多個(gè)線圈的第二組不同的相。
[0018]在一種改進(jìn)中，齒可設(shè)置成與垂直于第一動(dòng)子上的推力方向的平面成約-60°到約60°范圍中的角度，所述推力是由第一動(dòng)子與第一定子的相互作用產(chǎn)生的。
[0019]在另一種改進(jìn)中，永磁體層可設(shè)置成與垂直于第一動(dòng)子上的推力方向的平面成約-60°到約60°范圍中的角度，所述推力是由第一動(dòng)子與第一定子的相互作用產(chǎn)生的。
[0020]在另一種改進(jìn)中，多個(gè)齒可比多個(gè)槽多一個(gè)。
[0021]在另一種改進(jìn)中，電梯系統(tǒng)還可包括第二定子。第一動(dòng)子可設(shè)置在第一定子與第二定子之間。
[0022]在另一種改進(jìn)中，電梯系統(tǒng)還可包括第二動(dòng)子，所述第二動(dòng)子安裝在轎廂上并且可在沿第一定子的線性方向上移動(dòng)。第一定子可設(shè)置在第一動(dòng)子與第二動(dòng)子之間。在又一種改進(jìn)中，第一動(dòng)子和第二動(dòng)子的齒可設(shè)置成與垂直于第一動(dòng)子上的推力方向的平面成約-60°到約60°范圍中的角度，所述推力是由第一動(dòng)子與第一定子的相互作用產(chǎn)生的。
[0023]在另一種改進(jìn)中，電梯系統(tǒng)還可包括第三動(dòng)子和第四動(dòng)子，所述第三動(dòng)子和第四動(dòng)子安裝在轎廂上并且可在沿第一定子的線性方向上移動(dòng)。第一定子可設(shè)置在第三動(dòng)子與第四動(dòng)子之間，并且第三動(dòng)子和第四動(dòng)子可從第一動(dòng)子和第二動(dòng)子偏移。所述偏移可以是在每單位定子通道間距大于O至約I的范圍內(nèi)的距離。
[0024]本公開的這些和其他方面在結(jié)合附圖閱讀以下詳述之后將變得更加顯而易見。
[0025]附圖簡述
[0026]圖1是示例性電梯系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案；
[0027]圖2是示例性電梯系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施方案；
[0028]圖3是用于根據(jù)本公開的教義構(gòu)造而成的電梯系統(tǒng)的線性電機(jī)的一個(gè)示例性實(shí)施方案的透視圖；
[0029]圖4是線性電機(jī)的另一個(gè)示例性實(shí)施方案的透視圖；
[0030]圖5是圖4的線性電機(jī)的示意性正視圖，其中示出了磁通量線；
[0031 ]圖6是線性電機(jī)的另一個(gè)示例性實(shí)施方案的透視圖；
[0032]圖7是圖6的線性電機(jī)的示意性正視圖，其中示出了磁通量線；
[0033]圖8是具有安裝在示例性轎廂上的兩個(gè)線性電機(jī)的替代性實(shí)施方案；
[0034]圖9是隨圖8的兩個(gè)線性電機(jī)之間的偏移而變的平均推力和百分比推力波動(dòng)的曲線圖；
[0035]圖1O是隨圖8的兩個(gè)線性電機(jī)的線性電機(jī)偏移而變的推力的曲線圖；
[0036]圖11是圖3的示例性線性電機(jī)的正視圖，其中定子齒是成角度的；
[0037]圖12是圖3的示例性線性電機(jī)的正視圖，其中動(dòng)子的磁體層是成角度的；
[0038]圖13是動(dòng)子的示例性磁體層的放大示意圖；
[0039]圖14是磁體層的另一個(gè)不例性實(shí)施方案的不意圖；
[0040]圖15是示出示例性動(dòng)子的一部分的放大視圖的示意圖；以及[0041 ]圖16是示出示例性定子和齒的一部分的放大視圖的示意圖。
[0042]盡管本公開可以有各種修改和替代構(gòu)造，但本公開的某些說明性實(shí)施方案已經(jīng)在附圖中示出并且將在下文進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，應(yīng)理解，并不意圖限于所公開的具體形式，而相反，意圖涵蓋落在本公開的精神和范圍內(nèi)的所有修改、替代構(gòu)造和等效物。
[0043]公開詳述
[0044]可以在需要運(yùn)載工具沿軌道移動(dòng)的應(yīng)用中利用本文所公開的線性推進(jìn)系統(tǒng)10。例如，線性推進(jìn)系統(tǒng)可用于電梯、火車、過山車等等。
[0045]為了促進(jìn)對(duì)本公開的理解，線性推進(jìn)系統(tǒng)將被描述為用于線性電機(jī)推進(jìn)的電梯系統(tǒng)中。應(yīng)當(dāng)理解的是，線性推進(jìn)系統(tǒng)并不意圖限于電梯應(yīng)用。本文所描述的電梯應(yīng)用是示例性實(shí)施方案，描述此示例性實(shí)施方案以便促進(jìn)對(duì)所公開的推進(jìn)系統(tǒng)的理解。
[0046]現(xiàn)參照?qǐng)D1，以示意性方式示出推進(jìn)系統(tǒng)10。所述推進(jìn)系統(tǒng)是利用一個(gè)或多個(gè)線性電機(jī)的示例性電梯系統(tǒng)。如圖1所示，電梯系統(tǒng)10包括井道18，所述井道18包括第一井道部分12和第二井道部分16。第一井道部分12和第二井道部分16可各自垂直地設(shè)置在多層建筑物內(nèi)。第一井道部分12和第二井道部分16可專用于定向行進(jìn)。在一些實(shí)施方案中，第一井道部分12和第二井道部分16可以是單個(gè)打開井道18的一部分。在其他實(shí)施方案中，第一井道部分12和第二井道部分16可以是分隔式井道18的一部分，所述分隔式井道18在第一井道部分12和第二井道部分16之間具有壁或其他分隔物。井道18并不限于兩個(gè)井道部分。在一些實(shí)施方案中，井道18可包括垂直地設(shè)置在多層建筑物內(nèi)的多于兩個(gè)井道部分。
[0047]在圖1所示的實(shí)施方案中，電梯轎廂14可在第一井道部分12中向上行進(jìn)。電梯轎廂14可在第二井道部分16中向下行進(jìn)。電梯系統(tǒng)10在第一井道部分12中將電梯轎廂14從第一層輸送至頂層，并且在第二井道部分16中將電梯轎廂14從頂層輸送至第一層。在頂層上方是上部中轉(zhuǎn)站20，在所述上部中轉(zhuǎn)站20中將電梯轎廂14從第一井道12移動(dòng)到第二井道16。應(yīng)當(dāng)理解，上部中轉(zhuǎn)站20可位于頂層處，而不是位于頂層上方。在第一層下方是下部中轉(zhuǎn)站22，在所述下部中轉(zhuǎn)站22中將電梯轎廂14從第二井道16移動(dòng)到第一井道12。應(yīng)當(dāng)理解，下部中轉(zhuǎn)站22可位于第一層處，而不是位于第一層下方。盡管在圖1中未示出，但是電梯轎廂14可在中間樓層處?？?，以允許進(jìn)入或離開電梯轎廂14。
[0048]圖2描繪電梯系統(tǒng)10的另一個(gè)示例性實(shí)施方案。在這個(gè)實(shí)施方案中，電梯系統(tǒng)10包括位于第一層與頂層之間的中間中轉(zhuǎn)站24，在所述中間中轉(zhuǎn)站24中可將電梯轎廂14從第一井道部分12移動(dòng)到第二井道部分16，并且從第二井道部分16移動(dòng)到第一井道部分12。盡管示出單個(gè)中間中轉(zhuǎn)站24，但是應(yīng)當(dāng)理解，可使用多于一個(gè)中間中轉(zhuǎn)站24。這種中間中轉(zhuǎn)可用來適應(yīng)電梯調(diào)用。例如，一個(gè)或多個(gè)乘客可在樓層的樓梯平臺(tái)處等待向下行進(jìn)的轎廂14。如果沒有可用的轎廂14，那么可在中間中轉(zhuǎn)站24處將電梯轎廂14從第一井道部分12移動(dòng)到第二井道部分16并且隨后移動(dòng)到適當(dāng)樓層，以允許乘客乘坐。應(yīng)當(dāng)指出，電梯轎廂在上部中轉(zhuǎn)站20、下部中轉(zhuǎn)站22或中間中轉(zhuǎn)站24中的任一個(gè)處從一個(gè)井道中轉(zhuǎn)到另一個(gè)井道之前可以是空的。電梯系統(tǒng)10包括設(shè)置在每個(gè)井道部分12、16內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)定子30。定子30通常延伸過井道部分12、16的長度，并且可安裝在支撐架、井道18的壁等等上。電梯系統(tǒng)10還包括安裝到每個(gè)轎廂14的一個(gè)或多個(gè)動(dòng)子。
[0049]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，其中示出設(shè)置在井道部分12、16內(nèi)的第一定子30和安裝到轎廂14上的第一動(dòng)子32的一個(gè)不例性布置。定子30可包括多個(gè)齒34并且由鐵磁材料制成。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，定子30可由硅鋼等制成。在一些實(shí)施方案中，定子30也可以是層壓材料。在齒34中的每一個(gè)之間是通道35。通常，通道35的數(shù)量是偶數(shù)。
[0050]多個(gè)齒34中的每一個(gè)具有齒寬度W。此外，定子30的齒34中的每一個(gè)在鄰近于動(dòng)子32時(shí)可以是磁極M。例如，在圖3中，定子30在第一動(dòng)子32的長度上具有八(8)個(gè)極M。在動(dòng)子的長度上，定子的極M的數(shù)目不同于動(dòng)子的槽42(稍后更詳細(xì)地論述槽42)的數(shù)目。例如，極M的數(shù)目可以是比槽42的數(shù)目多一(I)個(gè)或少一(I)個(gè)，比槽42的數(shù)目多兩(2)個(gè)或少兩(2)個(gè)，比槽42的數(shù)目多三(3)個(gè)或少三(3)個(gè)等。通常，動(dòng)子槽42的數(shù)目越接近定子極M的數(shù)目(在動(dòng)子長度上)，線性電機(jī)的性能越好。
[0051]動(dòng)子32鄰近于定子30并且可在沿定子30的線性方向上移動(dòng)。定子30的齒34和動(dòng)子32限定間隙38。在一些實(shí)施方案中，間隙38可以是空氣間隙。動(dòng)子32可包括多個(gè)間隔開的夾層40、多個(gè)槽42、多個(gè)線圈44以及多個(gè)永磁體層46。
[0052]每個(gè)夾層40可各自由鐵磁材料制成。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)夾層40可由層壓鐵磁材料制成。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)夾層40可以是大體L形的，使得兩個(gè)連續(xù)的夾層可形成U形對(duì)。夾層40并不限于這個(gè)形狀并且也可以是其他形狀。
[0053]每個(gè)槽42鄰近于夾層40中的至少一個(gè)。在線性實(shí)施方案中，槽42可被分組為內(nèi)部全槽42a和外部半槽42b。內(nèi)部槽42a設(shè)置在兩個(gè)夾層40之間。外部半槽42b鄰近于一個(gè)夾層
40。外部半槽42b通常是動(dòng)子32上的第一個(gè)槽42和最后一個(gè)槽42。橫跨處于兩個(gè)夾層40之間的槽42的距離是槽寬度Ws。在一個(gè)實(shí)施方案中，槽寬度Ws可與齒寬度W大致相同。在其他實(shí)施方案中，槽寬度Ws可以不同于齒寬度W。兩個(gè)外部半槽42b等于一個(gè)全槽42a。動(dòng)子槽間距3[)是第一槽42的中點(diǎn)與下一個(gè)相鄰槽42的中點(diǎn)之間的距離。
[0054]在一個(gè)實(shí)施方案中，多個(gè)槽42是線性推進(jìn)機(jī)器或線性電機(jī)48的相數(shù)的多倍，所述線性推進(jìn)機(jī)器或線性電機(jī)48包括至少一個(gè)動(dòng)子32和至少一個(gè)定子30。更具體地說，槽42的數(shù)量是線性電機(jī)48的相數(shù)P的多倍以便實(shí)現(xiàn)平衡的繞組并且可由以下方程式定義:槽數(shù)量= k*P，其中k是整數(shù)。例如，在圖3的實(shí)施方案中，線性電機(jī)是二相機(jī)器。P值是二(3)，k值是三(3)，并且所得槽數(shù)等于九(9)個(gè)全槽(八個(gè)全槽42加上兩個(gè)半槽42b)。
[0055]每個(gè)線圈44設(shè)置在至少一個(gè)槽42中。每個(gè)線圈44纏繞在磁體層46與夾住所述磁體層46的至少兩個(gè)夾層40的組合上或環(huán)繞所述組合。如圖3中可看出，兩個(gè)單獨(dú)的線圈40纏繞通過每個(gè)內(nèi)部槽42a或設(shè)置在每個(gè)內(nèi)部槽42a中。
[0056]線圈42可以可操作地連接到電流源(未示出)。如本領(lǐng)域中已知的，所述源可提供多相電流。例如，圖3中所示的線性電機(jī)是三相機(jī)器，其可接收三相電源的三種交流電A、B、Cο在這種三相系統(tǒng)中，三組線圈42(A，B，C)各自帶有相同頻率的三種交流電中的一種，所述三種交流電在相互之間循環(huán)的三分之一處達(dá)到它們的峰值。如圖3所示，線圈42A和42A’帶有A相，線圈42B和42B’帶有B相，并且線圈42C和42C’帶有C相。流向頁面中的電流方向由A’、B’和C’指示。流出頁面的電流方向由A、B和C指示。
[0057]每個(gè)線圈44可由導(dǎo)電材料(諸如，銅、鋁、兩者的組合等等)制成。每個(gè)線圈44具有激活狀態(tài)和去激活狀態(tài)。當(dāng)被激活時(shí)，電流在線圈44中流動(dòng)。每個(gè)線圈44相對(duì)于磁體層46設(shè)置成垂直于磁體層46的磁通量方向，所述線圈44纏繞在所述磁體層46上。這個(gè)取向確保線圈44中的電流也垂直于磁通量。
[0058]每個(gè)磁體層46夾在夾層40中的兩個(gè)之間并且設(shè)置在多個(gè)線圈44中的一個(gè)內(nèi)側(cè)。每個(gè)磁體層46可以是永磁體或電磁體。多個(gè)磁體層46安裝在動(dòng)子32上，以通過連續(xù)的磁體層46在沿動(dòng)子32的縱向方向上具有相反極性。
[0059]在操作中，動(dòng)子32的被激活線圈44與定子30的相互作用在附接到轎廂14的動(dòng)子32上產(chǎn)生推力并且沿定子30推動(dòng)轎廂14。雖然定子30與動(dòng)子32的組合是結(jié)合用作電機(jī)48來進(jìn)行描述，但在再生期間也可用作發(fā)電機(jī)。
[0060]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4，其中示出電機(jī)48的另一個(gè)實(shí)施方案。圖4中對(duì)應(yīng)于圖3的元件的元件在可行的情況下標(biāo)有相同參考數(shù)字。在圖4的實(shí)施方案中，電梯系統(tǒng)10包括第一定子30a、第二定子30b和設(shè)置在第一定子30a與第二定子30b之間的動(dòng)子32。定子30a、30b類似于參考圖3的實(shí)施方案所論述的定子，不同的是，為了促進(jìn)通量在動(dòng)子32與定子30a、30b中的每一個(gè)之間的流動(dòng)，夾層40中的每一個(gè)不像它們?cè)趫D3中所示的實(shí)施方案中那樣是L形的。第一定子30a的齒34a和動(dòng)子32限定第一間隙38a，并且第二定子30b的齒34b與動(dòng)子32限定另一個(gè)間隙38b。如同圖3中所示的先前實(shí)施方案一樣，每個(gè)間隙38a、38b可以是空氣間隙。此外，每個(gè)定子30a、30b的齒34a、34b中的每一個(gè)可以是磁極Ma、Mb。為了實(shí)現(xiàn)更好性能，第一定子30a的齒34a可從第二定子30b的齒34b(垂直地)偏移。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述偏移可以在大于零到約一個(gè)定子通道間距0>的范圍中。通道間距Cp被定義為從第一通道35的中點(diǎn)到第二相鄰?fù)ǖ?5的中點(diǎn)的距離。所述偏移有益于產(chǎn)生有用的力/扭矩。當(dāng)一個(gè)定子的齒中的每一個(gè)從另一個(gè)相對(duì)定子的齒偏移了定子通道間距0>的一半時(shí)，可產(chǎn)生最大推力。
[0061]轉(zhuǎn)到圖5，其中示意性地示出當(dāng)線圈由電流負(fù)載激發(fā)時(shí)，圖4中所示的示例性實(shí)施方案的磁通量線。如可看出，磁通量線50從磁體層46(在這個(gè)實(shí)施方案中是永磁層)的極中的一個(gè)流到定子齒34并且流回到磁體層46。在圖5中，為了不使圖示中的磁通量線50變得模糊，已經(jīng)將線圈從圖示中移除。
[0062]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6，其中示出在電梯系統(tǒng)10中使用的線性電機(jī)48的實(shí)施方案。圖6中對(duì)應(yīng)于圖3的元件的元件在可行的情況下標(biāo)有相同參考數(shù)字。在圖6的實(shí)施方案中，電梯系統(tǒng)10的線性電機(jī)48包括設(shè)置在兩個(gè)動(dòng)子32(8卩，第一動(dòng)子32a和第二動(dòng)子32b)之間的定子30。兩個(gè)動(dòng)子32a、32b都安裝到轎廂14上。第一動(dòng)子32a和定子30的齒34限定第一間隙38a，第二動(dòng)子32b和定子30的齒34也是如此。這種布置包括的磁體是圖3所示的實(shí)施方案的兩倍，并且因此相對(duì)于另一個(gè)實(shí)施方案而言在動(dòng)子32a、32b上提供更高的功率密度和力。
[0063]轉(zhuǎn)到圖7，其中示意性地示出當(dāng)線圈由電流負(fù)載激發(fā)時(shí)，圖6中所示的示例性實(shí)施方案的磁通量線。如可看出，從磁體層46(在這個(gè)實(shí)施方案中是永磁層)的極流到定子齒34并且流回磁體層46的磁通量線50被組合來用于兩個(gè)動(dòng)子32a、32b，這在動(dòng)子32a、32b上產(chǎn)生的推力或力比在具有僅一個(gè)動(dòng)子32的實(shí)施方案中更大。在圖7中，為了不使圖示中的磁通量線50變得模糊，已經(jīng)將線圈從圖示中移除。
[0064]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖8，其中示出了電梯系統(tǒng)10包括兩個(gè)圖6的線性電機(jī)的替代性實(shí)施方案。更具體地說，圖8的電梯系統(tǒng)10包括安裝到轎廂14上的第一動(dòng)子32a、第二動(dòng)子32b、第三動(dòng)子32c和第四動(dòng)子32d。類似于圖6的實(shí)施方案，定子30設(shè)置在第一動(dòng)子32a與第二動(dòng)子32b之間。在圖8中，定子30還設(shè)置在第三動(dòng)子32c與第四動(dòng)子32d之間。圖8中對(duì)應(yīng)于圖3的元件的元件在可行的情況下標(biāo)有相同參考數(shù)字。
[0065]第三動(dòng)子32c和第四動(dòng)子32d中的每一個(gè)從第一動(dòng)子32a和第二動(dòng)子32b偏移了距離D。這種偏移減少了推力波動(dòng)以便為乘客提供在轎廂14中更高質(zhì)量的乘坐。由于動(dòng)子32a、32b、32c、32d在橫越定子30時(shí)所經(jīng)歷的定子30磁導(dǎo)的變化，推力波動(dòng)可能發(fā)生。推力波動(dòng)的減少可通過調(diào)整第一線性電機(jī)48a的動(dòng)子32a、32b相對(duì)于第二線性電機(jī)48b的動(dòng)子32c、32d的位置來實(shí)現(xiàn)，使得每個(gè)線性電機(jī)所產(chǎn)生的瞬時(shí)推力波動(dòng)得以消除，同時(shí)使平均推力保持恒定。這減少了振動(dòng)并且提高了乘坐質(zhì)量。距離D可以是在每單位定子通道間距4大于O至約I的范圍內(nèi)。
[0066]圖9是示出隨圖8的兩個(gè)線性電機(jī)48a、48b之間的偏移而變的平均推力52和百分比推力波動(dòng)54。根據(jù)定子通道間距使所述偏移單位化。可以看出，在這個(gè)示例性實(shí)施方案中存在三個(gè)不同的偏移距離，所述偏移距離導(dǎo)致推力波動(dòng)從約48%減少到約12%。這是通過產(chǎn)生與線性電機(jī)48a的瞬時(shí)推力異相的線性電機(jī)48b(圖8)的瞬時(shí)推力來實(shí)現(xiàn)。在圖9所示的示例性實(shí)施方案中，提供較低推力波動(dòng)的每單位定子通道間距0>的范圍如下:每單位定子通道間距Ct^t0.14到約0.17;每單位定子通道間距Ct^t0.47到約0.53;以及每單位定子通道間距Cp約0.80到約0.86。
[0067]圖10示出隨線性電機(jī)偏移而變的推力。線56示出線性機(jī)器48a的每單位機(jī)器力，線58示出線性機(jī)器48b的每單位機(jī)器力，線60示出在沒有偏移的情況下由兩個(gè)線性電機(jī)48a、48b產(chǎn)生的總力，并且線62示出在有偏移的情況下由兩個(gè)線性電機(jī)產(chǎn)生的總力。
[0068]圖11示出定子30的齒34可成角度的變型。盡管關(guān)于圖3的實(shí)施方案來示出，但是這種變型可適用于圖3至圖4、圖6和圖8中的上述實(shí)施方案中的每一個(gè)。如本文所使用的術(shù)語“成角度”意思是從垂直于動(dòng)子32上的推力方向的平面H旋轉(zhuǎn)一定角度，所述推力是由動(dòng)子32與定子30的相互作用產(chǎn)生的。定子30齒34的角度是角α，并且可在與垂直于動(dòng)子32上的推力方向的平面H成約-60°到約60°范圍中，所述推力是由動(dòng)子32與定子30的相互作用產(chǎn)生的。
[0069]圖12示出動(dòng)子32的磁體層46可成角度的變型。盡管關(guān)于圖3的實(shí)施方案來示出，但是這種變型可適用于圖3至圖4、圖6和圖8中的上述實(shí)施方案中的每一個(gè)。動(dòng)子32磁體層46的角度是角Θ，并且可在與垂直于動(dòng)子32上的推力方向的平面H成約-60°到約60°范圍中，所述推力是由動(dòng)子32與定子30的相互作用產(chǎn)生的。
[0070]圖13示出示例性磁體層46的變型的放大示意圖。這種變型適用于圖3至圖4、圖6、圖8、圖11和圖12中的上述實(shí)施方案，并且有助于減少磁體損失以及實(shí)現(xiàn)更高的操作效率。在圖13中，每個(gè)磁體層46可包括一個(gè)或多個(gè)磁體。在圖13所示的實(shí)例中，磁體層包括三個(gè)磁體:第一磁體66a、第二磁體66b和第三磁體66c。設(shè)置成最靠近定子齒34的磁體66a可由具有高電阻率性質(zhì)的粘結(jié)磁體制成。第二磁體66b和第三磁體66c可以是燒結(jié)磁體。在另一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)磁體層46可包括多個(gè)磁體，所述多個(gè)磁體包括一組燒結(jié)磁體和一組粘結(jié)磁體。燒結(jié)組中的每個(gè)磁體是燒結(jié)磁體，并且粘結(jié)組中的每個(gè)磁體設(shè)置在燒結(jié)組與定子齒34之間并且是具有高電阻率性質(zhì)的燒結(jié)磁體。
[0071]圖14示出示例性定子的變型的放大示意圖。這種變型適用于圖3至圖4、圖6、圖8、圖11、圖12和圖13中的上述實(shí)施方案。在圖14中，每個(gè)磁體層46可以是梯形形狀。梯形形狀幫助減少磁飽和并且允許線性推進(jìn)機(jī)器在更高的力密度下操作。
[0072]圖15至圖16示出(動(dòng)子32的)夾層40的多個(gè)表面70和/或定子30的多個(gè)表面72可以是偏斜表面的變型。如本文所使用的術(shù)語“偏斜的”意思是可用表面70、72從垂直于動(dòng)子32上的推力方向的平面成楔形，所述推力是由動(dòng)子32與定子30的相互作用產(chǎn)生的。圖15至圖16中示出的變型可適用于圖3至圖4、圖6、圖8和圖11至圖14的上述實(shí)施方案中的每一個(gè)并且相互適用。
[0073]圖15是示出示例性動(dòng)子32的一部分的放大圖。圖15示出動(dòng)子32的夾層40中的每一個(gè)的一個(gè)或多個(gè)表面70可以是偏斜表面的變型。在圖15中，已經(jīng)將線圈44和永磁體層46移除，以便更好地示出夾層40的偏斜。在圖15的示例性實(shí)施方案中，每個(gè)夾層40包括外部側(cè)表面70a、內(nèi)部側(cè)表面70b;左側(cè)表面70c和右側(cè)表面70d;每個(gè)夾層40的外部側(cè)表面70a(其鄰近于永磁體層46)是偏斜的并且內(nèi)部側(cè)表面70b(其鄰近于線圈44)是偏斜的。在這個(gè)特定實(shí)施方案中，左側(cè)表面70c和右側(cè)表面70d不是偏斜的。在如上文所述夾層40是偏斜的實(shí)施方案中，動(dòng)子32的永磁體層46和線圈44也可以是偏斜的以便適應(yīng)夾層40幾何形狀。
[0074]圖16是示出示例性定子30的一部分的放大圖。圖16示出定子30的一個(gè)或多個(gè)表面72可以是偏斜表面的變型。在圖16的示例性實(shí)施方案中，每個(gè)齒34具有上部側(cè)表面72a和下部側(cè)表面72b?？梢钥闯觯總€(gè)齒34的下部側(cè)表面72b是偏斜的。雖然在圖示中不可見，但是在這個(gè)實(shí)施方案中每個(gè)齒的相對(duì)的上部側(cè)表面72a也是偏斜的。
[0075]工業(yè)適用性
[0076]根據(jù)前文，可以看出，本公開闡述了線性推進(jìn)系統(tǒng)。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，線性推進(jìn)系統(tǒng)是每個(gè)轎廂利用一個(gè)或多個(gè)線性電機(jī)的電梯系統(tǒng)。這類電梯系統(tǒng)可能最適合用于推進(jìn)無配重的電梯轎廂或無纜電梯轎廂。
[0077]在本文所公開的實(shí)施方案中，定子不含有效元件并且是機(jī)械上堅(jiān)固的、剛性的和簡化的。有效元件(磁層和線圈)設(shè)置在動(dòng)子上，而不是設(shè)置在位于井道中的靜止定子上。因?yàn)榇朋w和線圈并不沿整個(gè)定子軌跡排列，所以總體上使用更少的磁體和線圈。這導(dǎo)致更加成本有效的系統(tǒng)而無需犧牲推力。此外，定子的齒或磁體層中的任一個(gè)成角度導(dǎo)致提高的效率，并且偏斜導(dǎo)致減少的推力波動(dòng)。此外，在多個(gè)線性電機(jī)用于每個(gè)轎廂的實(shí)施方案中，線性電機(jī)可在轎廂上這樣定位以減少推力波動(dòng)。
[0078]雖然僅闡述了某些實(shí)施方案，但是根據(jù)以上描述，替代和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。這些和其他替代被認(rèn)為是等效物并且在本公開的精神和范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種線性推進(jìn)機(jī)器，其包括: 第一定子，所述定子包括多個(gè)齒；以及 第一動(dòng)子，其鄰近于所述第一定子并且可在沿所述第一定子的線性方向上移動(dòng)，所述動(dòng)子包括: 多個(gè)間隔開的鐵磁夾層； 多個(gè)槽，所述槽中的每一個(gè)鄰近于所述夾層中的至少一個(gè)； 多個(gè)線圈，每個(gè)線圈設(shè)置在至少一個(gè)槽中，所述線圈具有激活狀態(tài)和去激活狀態(tài)；以及多個(gè)磁體層，每個(gè)磁體層夾在所述夾層中的兩個(gè)之間并且設(shè)置在所述多個(gè)線圈中的一個(gè)內(nèi)側(cè)， 其中每個(gè)線圈設(shè)置成大致上垂直于永磁體層的磁通量方向，所述線圈纏繞在所述永磁體層上，其中所述齒或所述永磁體層設(shè)置成與大致上垂直于所述第一動(dòng)子上推力方向的平面成一定角度，所述推力是由所述第一動(dòng)子與所述第一定子的相互作用產(chǎn)生的。2.如權(quán)利要求1所述的線性推進(jìn)機(jī)器，其中所述多個(gè)槽是所述線性推進(jìn)機(jī)器的相數(shù)的多倍。3.如權(quán)利要求1所述的線性推進(jìn)機(jī)器，其中所述多個(gè)齒中的每一個(gè)包括偏斜的側(cè)表面。4.如權(quán)利要求1所述的線性推進(jìn)機(jī)器，其中所述多個(gè)齒中的每一個(gè)具有齒寬度，并且橫跨處于兩個(gè)夾層之間的所述槽的距離是槽寬度，其中所述槽寬度與所述齒寬度大致相同。5.如權(quán)利要求1所述的線性推進(jìn)機(jī)器，其中所述夾層中的每一個(gè)包括偏斜的夾層側(cè)表面。6.如權(quán)利要求1所述的線性推進(jìn)機(jī)器，其還包括第二定子，其中所述第一動(dòng)子設(shè)置在所述第一定子與所述第二定子之間。7.如權(quán)利要求1所述的線性推進(jìn)機(jī)器，其還包括可在沿所述第一定子的線性方向上移動(dòng)的第二動(dòng)子，其中所述第一定子設(shè)置在所述第一動(dòng)子與所述第二動(dòng)子之間。8.如權(quán)利要求7所述的線性推進(jìn)機(jī)器，其中所述第一動(dòng)子和所述第二動(dòng)子中的每一個(gè)的所述磁體層相對(duì)于所述第一定子成角度。9.如權(quán)利要求7所述的線性推進(jìn)機(jī)器，其還包括可在沿所述第一定子的線性方向上移動(dòng)的第三動(dòng)子和第四動(dòng)子，其中所述第一定子設(shè)置在所述第三動(dòng)子與所述第四動(dòng)子之間，并且所述第三動(dòng)子和所述第四動(dòng)子從所述第一動(dòng)子和所述第二動(dòng)子偏移。10.一種線性推進(jìn)機(jī)器，其包括: 第一定子，所述定子包括多個(gè)齒，所述齒中的每一個(gè)具有磁極；以及第一動(dòng)子，其鄰近于所述第一定子并且可在沿所述第一定子的線性方向上移動(dòng)，所述第一定子的齒和所述第一動(dòng)子限定間隙，所述動(dòng)子包括: 多個(gè)間隔開的夾層； 多個(gè)槽，所述槽中的每一個(gè)鄰近于所述夾層中的至少一個(gè)； 多個(gè)線圈，每個(gè)線圈設(shè)置在至少一個(gè)槽中，所述線圈具有激活狀態(tài)和去激活狀態(tài)；以及多個(gè)永磁體層，每個(gè)永磁體層夾在所述夾層中的兩個(gè)之間并且設(shè)置在所述多個(gè)線圈中的一個(gè)內(nèi)側(cè)，所述多個(gè)永磁體層安裝在所述動(dòng)子上，以通過連續(xù)的永磁體層在沿所述動(dòng)子的縱向方向上具有相反極性.其中每個(gè)線圈設(shè)置成大致上垂直于永磁體層的磁通量方向，所述線圈纏繞在所述永磁體層上，其中所述齒或所述永磁體層設(shè)置成與大致上垂直于所述第一動(dòng)子上的推力方向的平面成約-60°到約60°范圍中的角度，所述推力是由所述第一動(dòng)子與所述第一定子的相互作用產(chǎn)生的。11.如權(quán)利要求10所述的線性推進(jìn)機(jī)器，其中每個(gè)永磁體層具有梯形形狀。12.如權(quán)利要求10所述的線性推進(jìn)機(jī)器，其中每個(gè)永磁體層包括第一永磁體和第二永磁體，所述第一永磁體設(shè)置在所述定子與所述第二磁體之間，其中所述第一永磁體是粘結(jié)磁體。13.—種電梯系統(tǒng)，其包括: 井道； 轎廂，其設(shè)置在所述井道內(nèi)；以及 線性電機(jī)，其包括: 第一定子，其設(shè)置在所述井道中并且包括多個(gè)齒，所述齒中的每一個(gè)具有磁極，所述第一定子由層壓鐵磁材料制成；以及 第一動(dòng)子，其安裝在所述轎廂上并且鄰近于所述第一定子，所述第一動(dòng)子可在沿所述第一定子的線性方向上移動(dòng)，所述動(dòng)子包括: 多個(gè)間隔開的夾層，其由層壓鐵磁材料制成； 多個(gè)槽，所述槽中的每一個(gè)鄰近于所述夾層中的至少一個(gè)； 多個(gè)永磁體層，每個(gè)永磁體層夾在所述夾層中的兩個(gè)之間，每個(gè)永磁體層包括第一磁體和第二磁體，所述第一磁體設(shè)置在所述第二磁體與所述定子之間，所述第一磁體是粘結(jié)磁體，所述第二磁體是燒結(jié)磁體；以及 多個(gè)線圈，所述線圈具有激活狀態(tài)和去激活狀態(tài)，每個(gè)線圈設(shè)置在至少一個(gè)槽中并且纏繞在所述永磁體中的一個(gè)上，每個(gè)線圈設(shè)置成大致上垂直于永磁體的磁通量方向，所述線圈纏繞在所述永磁體上， 其中所述線性電機(jī)是多相電機(jī)，并且所述多個(gè)線圈的第一組帶有交流電，所述交流電具有與所述多個(gè)線圈的第二組不同的相。14.如權(quán)利要求13所述的電梯系統(tǒng)，其中所述齒設(shè)置成與垂直于所述第一動(dòng)子上的推力方向的平面成約-60°到約60°范圍中的角度，所述推力是由所述第一動(dòng)子與所述第一定子的相互作用產(chǎn)生的。15.如權(quán)利要求13所述的電梯系統(tǒng)，其中所述永磁體層設(shè)置成與垂直于所述第一動(dòng)子上的推力方向的平面成約-60°到約60°范圍中的角度，所述推力是由所述第一動(dòng)子與所述第一定子的相互作用產(chǎn)生的。16.如權(quán)利要求13所述的電梯系統(tǒng)，其中所述多個(gè)齒比所述多個(gè)槽多一個(gè)。17.如權(quán)利要求13所述的電梯系統(tǒng)，其還包括第二定子，其中所述第一動(dòng)子設(shè)置在所述第一定子與所述第二定子之間。18.如權(quán)利要求13所述的電梯系統(tǒng)，其還包括第二動(dòng)子，所述第二動(dòng)子安裝到所述轎廂上并且可在沿所述第一定子的線性方向上移動(dòng)，其中所述第一定子設(shè)置在所述第一動(dòng)子與所述第二動(dòng)子之間。19.如權(quán)利要求18所述的電梯系統(tǒng)，其中所述第一動(dòng)子和所述第二動(dòng)子的齒設(shè)置成與垂直于所述第一動(dòng)子上的推力方向的平面成約-60°到約60°范圍中的角度，所述推力是由所述第一動(dòng)子與所述第一定子的相互作用產(chǎn)生的。20.如權(quán)利要求13所述的電梯系統(tǒng)，其還包括安裝到所述轎廂上并且可沿所述第一定子的線性方向移動(dòng)的第三動(dòng)子和第四動(dòng)子，其中所述第一定子設(shè)置在所述第三動(dòng)子與所述第四動(dòng)子之間，并且所述第三動(dòng)子和所述第四動(dòng)子從所述第一動(dòng)子和所述第二動(dòng)子偏移，其中所述偏移是在每單位定子通道間距大于O至約I的范圍中的距離。
【文檔編號(hào)】B66B11/04GK105960371SQ201380082033
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2013年12月5日
【發(fā)明人】J.坦古杜, W.A.韋羅內(nèi)西, E.馬內(nèi)斯
【申請(qǐng)人】奧的斯電梯公司