專利名稱：電梯牽引驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電梯牽引驅(qū)動裝置，該裝置具有一個驅(qū)動電梯傳動裝置的牽引繩輪和一個與所述繩輪接合的同步永磁電機。
背景技術(shù)：
在電梯的牽引驅(qū)動裝置中應(yīng)用帶有永磁轉(zhuǎn)子的同步電機是公知的。在這些電機中，定子(或者電樞)上包括一組或多組線圈，這些線圈用來產(chǎn)生繞電機軸的旋轉(zhuǎn)磁場。這種磁場與容納在定子內(nèi)徑孔內(nèi)的轉(zhuǎn)子上的一個或多個永久磁體產(chǎn)生的磁場相互作用，從而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
US6,822,359B2公開了一種同步電機的轉(zhuǎn)子，其中，永磁體被設(shè)置在轉(zhuǎn)子的圓周表面上。但是，這些永磁體必須擁有高的磁通密度來產(chǎn)生提升電梯轎廂所必需的轉(zhuǎn)矩。這種具有高磁通密度的永磁體，例如由熔結(jié)的稀土材料制成的永磁體，價格昂貴，從而增加了牽引驅(qū)動裝置的總體成本。此外，如果這種設(shè)置在表面的永磁體的磁通密度太小，這些磁體不釋放磁性就不能承受定子線圈內(nèi)產(chǎn)生的電流過載。
因此，例如從US5,697,848或US2005/0168089A1中可以獲知，將永磁體設(shè)置在轉(zhuǎn)子本體內(nèi)，這樣，轉(zhuǎn)子中鄰近永磁體的材料可以增加徑向的磁通量，這樣就可以使用磁通密度較低的磁體，而且不釋放磁性也可以承受定子線圈內(nèi)產(chǎn)生的電流過載。
然而，要利用這種低磁通密度的磁體產(chǎn)生足夠大的轉(zhuǎn)矩，這些永磁體必須具有更大的體積。因為這些永磁體是被插入到與中間面(圓周形的)垂直的轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)，因此，為了獲得必要的體積，這些磁體同時必須要有大的徑向尺寸，這樣會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子直徑增大，因而增加了牽引驅(qū)動裝置的總體尺寸。這樣是不利的，特別是在擁有小的或者毫無機房空間的電梯中。
這樣的結(jié)果就是，在裝配在軸上用來傳遞轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)設(shè)置所述的永磁體，會帶來制造上的一些常規(guī)困難，限制尺寸就會使這種集成的永磁體磁通量受到限制，同時單獨的轉(zhuǎn)子鐵心又會增加轉(zhuǎn)子的直徑。
因此，本發(fā)明的目的就是要提供一個在尺寸上足夠小同時又不需要使用昂貴的高磁通密度的永磁體的電梯牽引驅(qū)動裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的牽引驅(qū)動裝置實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明的一種電梯牽引驅(qū)動裝置，包括用于驅(qū)動電梯傳動裝置的牽引繩輪，該傳動裝置具有兩根或多根繩索或帶，以及同步電機。同步電機內(nèi)有具有一組或多組線圈的定子以及包括至少一個永磁體的轉(zhuǎn)子，線圈用來產(chǎn)生繞電機軸的旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子與牽引繩輪連接用來傳送轉(zhuǎn)矩和進而形成作用在傳動裝置上的牽引力。
根據(jù)本發(fā)明的第一技術(shù)方案，至少一個永磁體在電機軸向的長度大于定子鐵心的長度，這樣，永磁體的磁通量B就在軸向集中并指向定子鐵心，因而有利于增加用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的磁通量。
僅作為進一步解釋，這里假設(shè)永磁體是沿著電機軸向充分延伸的條形體，并且使磁體的北-南極軸朝向與電機軸垂直的位置，那么這種磁體的磁力線基本分布在與電機軸垂直的平面內(nèi)。但是，在這種條形磁體的軸向末端，磁力線傳播進半球，因此，這些軸端的磁通量被降低了。
根據(jù)本發(fā)明的第一技術(shù)方案，通過延伸永磁體至超出定子鐵心，也就是通過定位軸向末端和它們在定子鐵心外部減少的磁通量，在永磁體和定子鐵心之間的內(nèi)部磁通量靠均勻的與電機軸垂直的磁力線得到充分保證。因此，通過選擇長度上大于定子鐵心的永磁體，磁通量就可以在軸向集中。
這種效果甚至被另一種效果放大因為產(chǎn)生于永磁體的磁場穿過空氣間隙指向定子鐵心，所以這些永磁體軸向末端的磁力線在徑向上得到了額外的集中。
由于磁通量被這樣集中，所以就可以使用具有低磁通密度的永磁體，從而有利于降低牽引驅(qū)動裝置的總體成本。同時，由于磁通量被集中，所以能產(chǎn)生足夠大的電機轉(zhuǎn)矩。這樣，就可以使用那些徑向尺寸較小并因此可以降低轉(zhuǎn)子直徑的永磁體，而且仍然能夠產(chǎn)生足夠大的電機轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)本發(fā)明的第二技術(shù)方案，轉(zhuǎn)子是由交替分布在與電機軸垂直的平面內(nèi)的多個單獨的永磁體和多個單獨的磁性扇形部件組成。這樣的轉(zhuǎn)子尺寸小而且非常緊湊，因為永磁體構(gòu)成了轉(zhuǎn)子的一部分，所以不需要單獨的轉(zhuǎn)子鐵心。相反，轉(zhuǎn)子鐵心構(gòu)成了軸本身。這樣的牽引驅(qū)動裝置在沒有單獨的機房的電梯系統(tǒng)中特別有用。
在本發(fā)明第二技術(shù)方案的牽引驅(qū)動裝置中，永磁體在圓周方向上的尺寸可以更大因而擁有更大的體積，這樣就會導(dǎo)致磁通量的增加，這些永磁體能夠容易的集成為轉(zhuǎn)子，從而補償它們的低磁通密度。與常規(guī)的帶有內(nèi)部永磁體的永磁同步電機相比，本發(fā)明第二技術(shù)方案中的永磁體不是從外部插入的，而是與單獨的磁性扇形部件裝配在一起構(gòu)成了轉(zhuǎn)子，這樣就允許永磁體具有更大的圓周尺寸。結(jié)果就是盡管轉(zhuǎn)子直徑保持很小，但是利用具有較低磁通密度和較大體積的永磁體產(chǎn)品就可以獲得足夠大的磁通量。
這種效果同樣被另一種效果放大磁性扇形部件在徑向集中了與之鄰近的永磁體的磁通量，因而進一步增加了產(chǎn)生電機轉(zhuǎn)矩的有效磁通量。另外，磁性扇形部件優(yōu)選由鐵磁性材料制成，其磁導(dǎo)率(permeability)要遠大于1(μr＞＞1)例如鋼或者類似材料，也可以由順磁性材料制成，其磁導(dǎo)率要等于或大于1(μr≥1)，例如鋁合金或者類似材料。
在一個優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的兩個技術(shù)方案被疊加。提供帶有一個或多個永磁體的轉(zhuǎn)子，永磁體在電機軸向上的長度大于定子鐵心的長度，因而可以集中軸向的磁通量，轉(zhuǎn)子上還帶有單獨的磁性扇形部件，這些磁性扇形部件設(shè)置在與上述永磁體相鄰的位置，這樣與電機軸垂直的磁通量在徑向得到了額外的集中，這樣就可以使用低磁通密度的永磁體，同時，用這些較低成本而且更耐用的磁體也能夠產(chǎn)生足夠大的電機轉(zhuǎn)矩。而且，磁性扇形部件增加了永磁體承受定子線圈內(nèi)電流過載的能力。此外由于轉(zhuǎn)子直徑變小，因而減小了牽引驅(qū)動裝置的總體尺寸，而且這種轉(zhuǎn)子容易制造，仍然可以集成具有大圓周尺寸的永磁體。
由此可見，低磁通密度(價格便宜)、小徑向尺寸(減小了轉(zhuǎn)子的直徑)的永磁體能夠產(chǎn)生足夠大的磁通量是由于徑向和軸向上磁通量的集中，以及永磁體的更適宜的更大圓周尺寸。
特別地，永磁體可以由鐵氧體或者稀土元素制成，用聚合物進行粘結(jié)。
本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，磁性扇形部件是由鐵磁板或者順磁板制成，并相互不可拆地固定在一起。板之間的固定可以選用任何一種合適的技術(shù)，特別是焊接、結(jié)合、燒結(jié)、澆鑄或者利用粘結(jié)劑?？筛鼡Q地，這些板的固定也可通過支撐裝置，例如帶、螺絲或者類似裝置。因此，任意設(shè)計的輕重量的磁性扇形部件都能制造。特別地，磁性扇形部件可以是蛋糕切片的形狀，這樣當相互間裝配好后就形成一個圓柱形的轉(zhuǎn)子。
永磁體和磁性扇形部件可以利用支撐裝置可拆卸地固定在一起。在一個優(yōu)選的實施例中，這些支撐裝置由非磁性材料制成。支撐裝置可以包括纏在磁性扇形部件和永磁體和/或軸向端部板上的帶，磁性扇形部件和/或永磁體是被固定到軸向端部板上的，例如用螺絲或者彈性插槽。這樣單個的磁性扇形部件或者永磁體可以被容易的更換，因而可以改善維護性能。也可以選擇將永磁體和磁性扇形部件相互不可拆地固定在一起，特別是利用焊接、接合、燒結(jié)、澆鑄或者利用粘結(jié)劑。對于裝配在一起的永磁體和磁性扇形部件，可拆卸的或者不可拆的，以標準組件的方式制造轉(zhuǎn)子也是有可能的，例如，如果需要一個更低磁通量、更輕、更便宜的轉(zhuǎn)子，那么一個或者多個永磁體就可以用非磁性的仿制品來替換。
因此，轉(zhuǎn)子可以利用一種快速的、廉價的、簡單的方法來制造，只需將磁性扇形部件和永磁體裝配起來并將它們固定在一起即可。在一個優(yōu)選的實施例中，裝配在一起的磁性扇形部件就會形成容納永磁體的空穴，因而永磁體就可以牢固地固定在轉(zhuǎn)子內(nèi)。
在一個優(yōu)選的實施例中，轉(zhuǎn)子和牽引繩輪通過彈性裝置連接在一起。因此，不需要額外設(shè)置單獨的軸來將電機轉(zhuǎn)矩傳遞到軸上。此外，由電機或者牽引繩輪引起的振動也能得到控制，而且，更能使轉(zhuǎn)子軸與牽引繩輪軸之間產(chǎn)生的不對準得到補償。同時，電機轉(zhuǎn)矩發(fā)生的振動也能被吸收而不是直接傳遞到電梯的轎廂上。反之亦然，牽引繩輪上載荷的振動也不是直接作用在同步電機上，因而有利于其過載保護。
進一步的目的、特征和優(yōu)點可以從下面的權(quán)利要求和優(yōu)選實施例的描述中得知。


圖1是本發(fā)明的一個實施例的牽引驅(qū)動裝置的沿電機軸的截面視圖；圖2是圖1所示的牽引驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)子在與電機軸垂直的平面內(nèi)的截面視圖
圖3是圖2所示轉(zhuǎn)子的磁性扇形部件的透視圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的一個實施例的牽引驅(qū)動裝置包括用來在電梯傳動裝置(未示出)上施加牽引力的牽引繩輪5。牽引驅(qū)動裝置可以安裝在電梯自己的升降井內(nèi)，也可以安裝在單獨的機房空間(也未示出)內(nèi)。
轉(zhuǎn)子3與牽引繩輪5通過彈性裝置4結(jié)合在一起。彈性裝置可以由能夠傳遞電機轉(zhuǎn)矩的彈性材料制成。特別是所述彈性裝置可由優(yōu)選包含纖維(例如碳纖維或者玻璃纖維)的塑料或者樹脂制成，以便加強基體材料的強度。在另一實施例中，根據(jù)所需的期望的彈性特征，也可通過金屬板成型。
轉(zhuǎn)子3的周圍設(shè)置定子1，定子沿其軸向容納轉(zhuǎn)子。定子是由鋼板制成的，鋼板上帶有可凹槽，該凹槽用于容納一組或者多組線圈構(gòu)成的多個線圈繞組(未示出)。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在牽引驅(qū)動裝置中可以使用常規(guī)的定子。
轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可以清楚地從圖2中看出，圖2中示出了與電機軸垂直的截面視圖。如圖2中所示的實施例，該轉(zhuǎn)子3是由八個磁性扇形部件6和八個永磁體7構(gòu)成，磁性扇形部件6和永磁體7在圓周方向上相鄰交替設(shè)置。其中，“N”和“S”分別表示單個永磁體7的北極和南極，并指向相鄰磁體的相應(yīng)的磁極。
如圖3所示，每個磁性扇形部件6具有大致的蛋糕切塊狀，帶有一個沿半徑方向向內(nèi)逐漸減小的錐形里端，以便于在所有的磁性單元6裝配在一起時基本上形成一個中心軸與電機軸成一線的柱體。每個磁性扇形部件6的徑向里端和外端均在圓周方向上突出，從而在相鄰磁性扇形部件之間形成了可以容納大致條形永磁體7的凹穴。
磁性扇形部件6的兩個軸端部均被用螺絲固定到壺形的支撐部件8上，支撐部件8由電機殼體(未示出)內(nèi)的軸承9支撐。因此，完整的轉(zhuǎn)子3是由磁性扇形部件6和永磁體7構(gòu)成，而且沒有單獨的電機軸，從而降低了轉(zhuǎn)子的直徑，而同時永磁體7的體積也被降低，這樣具有低磁通密度的磁體同樣也可以產(chǎn)生足夠大的電機轉(zhuǎn)矩。此外，該完整的轉(zhuǎn)子的制造廉價又簡單，僅需將磁性扇形部件6和永磁體7相互固定在一起，例如通過此實施例中示出的支撐板8。在另一個實施例(未示出)中，磁性扇形部件6和永磁體7相互固定是通過將磁性扇形部件6的各個外圓周凸起焊接在一起實現(xiàn)的。
本實施例中的磁性扇形部件是由例如鋼這樣的鐵磁性材料制成的一體化的塊狀體。因此它們在徑向上集中了磁通量10，如圖2中表示的。所以，盡管轉(zhuǎn)子的直徑小，但是使用這種牽引驅(qū)動裝置卻能夠產(chǎn)生足夠大的電機轉(zhuǎn)矩。利用由順磁性材料(paramagnetic material)制成的磁性扇形部件也能達到類似的效果但是效果相對較小。
在一個可以選擇的實施例(未示出)中，該磁性扇形部件是由單個的薄板相互固定在一起而形成的，例如通過焊接相互固定在一起。因此，可以提供重量輕的磁性扇形部件，從而降低了牽引驅(qū)動裝置總體重量。
如圖1所示，永磁體在電機軸向上的長度大于定子在軸向上的長度，也就是轉(zhuǎn)子超出了定子。因此，如圖1中表示，磁通量11在軸向被集中。
由于軸向磁通量11和徑向磁通量10通過永磁體的尺寸和相鄰的磁性扇形部件6被集中，因此，永磁體7可以由具有低磁通密度的便宜材料制成，例如鐵氧體(Ferrite)，但是可以產(chǎn)生高的電機轉(zhuǎn)矩并且可以承受電流過載。
本發(fā)明中一個優(yōu)選的實施例概括如下一種電梯牽引驅(qū)動裝置，包括用于驅(qū)動電梯傳動裝置的牽引繩輪5和同步電機，同步電機包括具有至少一組線圈的定子1和具有至少一個永磁體7的轉(zhuǎn)子3，線圈用來產(chǎn)生繞電機軸的旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子與牽引繩輪接合用來傳遞轉(zhuǎn)矩。根據(jù)本發(fā)明的永磁體7在電機軸向上的長度大于定子線圈的長度和/或轉(zhuǎn)子是由多個單獨的永磁體7和多個單獨的磁性扇形部件6構(gòu)成，這些永磁體和磁性扇形部件沿與電機軸垂直的圓周方向交替布置用來在軸向和/或徑向上集中磁通量。
權(quán)利要求
1.一種電梯牽引驅(qū)動裝置，包括用于驅(qū)動電梯傳動裝置的牽引繩輪(5)；以及同步電機(2)，所述同步電機包括具有至少一組線圈的定子(1)，所述線圈用來產(chǎn)生繞電機軸的旋轉(zhuǎn)磁場，以及包括至少一個永磁體(7)的轉(zhuǎn)子(3)，所述轉(zhuǎn)子與所述牽引繩輪接合用來傳遞轉(zhuǎn)矩；其特征在于，所述至少一個永磁體(7)在電機軸向上的長度大于定子鐵心的長度。
2.一種電梯牽引驅(qū)動裝置，包括用于驅(qū)動電梯傳動裝置的牽引繩輪(5)；以及同步電機(2)，所述同步電機包括具有至少一組線圈的定子(1)，所述線圈用來產(chǎn)生繞電機軸的旋轉(zhuǎn)磁場，以及包括多個永磁體(7)和磁性扇形部件(6)的轉(zhuǎn)子(3)，所述轉(zhuǎn)子與所述牽引繩輪接合用來傳遞轉(zhuǎn)矩；其特征在于，所述轉(zhuǎn)子是由多個單獨的永磁體(7)和多個單獨的磁性扇形部件(6)構(gòu)成，這些永磁體和磁性扇形部件沿與電機軸垂直的圓周方向交替布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的牽引驅(qū)動裝置，其中所述永磁體和磁性扇形部件是通過支撐裝置(8)可拆卸地相互固定在一起，特別是由非磁性材料制成的支撐裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的牽引驅(qū)動裝置，其中所述永磁體和磁性扇形部件不可拆卸地相互固定在一起，特別是通過焊接、結(jié)合、燒結(jié)、澆鑄和/或利用粘結(jié)劑。
5.根據(jù)前面任一項權(quán)利要求中所述的牽引驅(qū)動裝置，其中永磁體具有低磁通密度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的牽引驅(qū)動裝置，其中永磁體是由鐵氧體、利用聚合物結(jié)合的稀土元素或者稀土元素制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中所述的任一種牽引驅(qū)動裝置，其中磁性扇形部件是由鐵磁性材料或者順磁性材料制成的一體化的塊狀體。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至6中所述的任一種牽引驅(qū)動裝置，其中磁性扇形部件是由鐵磁性薄板或者順磁性薄板制成的，通過支撐裝置可拆卸地相互固定在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至6中所述的任一種牽引驅(qū)動裝置，其中磁性扇形部件是由鐵磁性薄板或者順磁性薄板制成的，不可拆卸地相互固定在一起，特別是通過焊接、結(jié)合、燒結(jié)、澆鑄和/或利用粘結(jié)劑不可拆卸地相互固定在一起。
10.根據(jù)前面任一項權(quán)利要求中所述的牽引驅(qū)動裝置，其中轉(zhuǎn)子(3)和牽引繩輪(5)通過彈性裝置(4)相互接合在一起。
全文摘要
一種電梯牽引驅(qū)動裝置，包括一個驅(qū)動電梯傳動裝置的牽引繩輪(5)和一個同步電機，所述同步電機包括一個具有至少一組線圈的定子(1)，所述線圈用來產(chǎn)生繞電機軸的旋轉(zhuǎn)磁場，以及一個包括至少一個永磁體(7)的轉(zhuǎn)子(3)，所述轉(zhuǎn)子與所述牽引繩輪耦合用來傳遞轉(zhuǎn)矩。根據(jù)本發(fā)明的所述永磁體(7)在電機軸向上的長度大于定子線圈的長度和/或所述轉(zhuǎn)子是由多個單獨的永磁體(7)和多個單獨的磁性扇形部件(6)構(gòu)成，這些永磁體和磁性扇形部件沿與電機軸垂直的圓周方向交替布置用來集中軸向和/或徑向磁通量。
文檔編號H02K1/27GK101092225SQ20071013850
公開日2007年12月26日 申請日期2007年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月24日
發(fā)明者馬里奧·約希塔羅·奧加法 申請人:因溫特奧股份公司