7、左齒氣隙11、導(dǎo)軌4、左臂氣隙9、左軛鐵I形成回路,右繞組磁路61經(jīng)過右齒8、右齒氣隙12、導(dǎo)軌4、右臂氣隙10、右軛鐵2形成回路,繞組線圈磁路不經(jīng)過永磁體3。左右兩個線圈繞組采用絕緣銅線繞制,繞向相同,可獨立通入不同方向的電流,形成不同方向的電磁通。為說明方便,當左線圈繞組通入電流產(chǎn)生+Y方向磁通,記為“左正”,當通入電流產(chǎn)生-Y方向磁通,記為“左負”;當右線圈繞組通入電流產(chǎn)生+Y方向磁通,記為“右正”,當通入電流產(chǎn)生-Y方向磁通,記為“右負”。
[0027]左右兩個電磁線圈繞組的導(dǎo)向調(diào)節(jié)原理如下:圖4中,當兩個控制線圈通入“左正右正”幅值一樣的直流電流時,在左齒、右齒中分別產(chǎn)生豎直朝上的電磁通,再結(jié)合考慮圖3所示的永磁體磁路,可知,在Y方向上,導(dǎo)向組件的左齒、右齒與導(dǎo)軌間僅有同側(cè)氣隙,電磁通與永磁體疊加后,左齒氣隙11中磁通減小,右齒氣隙12中的磁通增加,由于磁場吸力與磁通的平方成正比,左齒7吸力減小,右齒8吸力增加,整體上兩個齒受到的Y向合成吸力不變。而在X方向,左氣隙中的合成磁通增加,右氣隙中的合成磁通減小,導(dǎo)向組件的軛鐵左臂受力增加,軛鐵右臂受力減小,導(dǎo)向組件受到的合成吸力為+X方向。
[0028]圖5中,當兩個控制線圈通入“左負右負”幅值一樣的直流電流時,在左齒、右齒中分別產(chǎn)生豎直朝下的電磁通,再結(jié)合考慮圖3所示的永磁體磁路,可知,在Y方向上,導(dǎo)向組件的兩個齒與導(dǎo)軌間僅有同側(cè)氣隙,電磁通與永磁體疊加后,左齒氣隙11中磁通增加,右齒氣隙12中的磁通減小,由于磁場吸力與磁通的平方成正比,左齒7吸力增加,右齒8吸力減小,整體上兩個齒受到的Y向合成吸力不變。而在X方向,左氣隙中的合成磁通減小,右氣隙中的合成磁通增加,導(dǎo)向組件的軛鐵左臂受力減小,軛鐵右臂受力增加,導(dǎo)向組件受到的合成吸力為-X方向。
[0029]圖6中,當兩個控制線圈通入“左正右負”幅值一樣的直流電流時,在左齒、右齒中分別產(chǎn)生豎直朝上和豎直朝下的電磁通,再結(jié)合考慮圖3所示的永磁體磁路,可知,在Y方向上,導(dǎo)向組件的兩個齒與導(dǎo)軌間僅有同側(cè)氣隙,電磁通與永磁體疊加后,左齒氣隙11中磁通減小,右齒氣隙12中的磁通也減小,Y方向合力減小,而在X方向,左氣隙中的合成磁通增大,右氣隙中的合成磁通增大,導(dǎo)向組件受到的合成吸力為O。
[0030]圖7中,當兩個控制線圈通入“左負右正”幅值一樣的直流電流時,在左齒、右齒中分別產(chǎn)生豎直朝下和豎直朝上的電磁通,再結(jié)合考慮圖3所示的永磁體磁路,可知,在Y方向上,導(dǎo)向組件的兩個齒與導(dǎo)軌間僅有同側(cè)氣隙,電磁通與永磁體疊加后,左齒氣隙11中磁通增加,右齒氣隙12中的磁通也增加,Y方向合力增加。而在X方向,左氣隙中的合成磁通減小,右氣隙中的合成磁通也減小,導(dǎo)向組件受到的合成吸力為O。
[0031]總結(jié)以上規(guī)律,當兩個控制線圈通入方向相反、幅值一樣的直流電流時,X方向合力為0,Y方向合力可變;當兩個控制線圈通入方向相同、幅值一樣的直流電流時,X方向合力可變,Y方向合力不變。也就是說,通過組合改變兩個控制繞組中的電流方向,可以獨立調(diào)節(jié)導(dǎo)向組件X和Y方向的電磁力。導(dǎo)向組件和導(dǎo)軌之間可以無接觸的自由相對運動。
[0032]在實際應(yīng)用時,可利用位移傳感器檢測出導(dǎo)向組件偏離其參考位置的位移量,控制器將這一位移信號變換成控制信號,功率放大器又將此控制信號變換成量兩路控制電流,這兩路電流分別流經(jīng)左右兩個線圈繞組,產(chǎn)生X方向或Y方向的吸力,將導(dǎo)向組件拉回平衡位置。同理,不論導(dǎo)向組件受到向左、向右、向上或向下的外擾動,帶位置負反饋的混合勵磁導(dǎo)向系統(tǒng)通過控制器控制兩個線圈中的電流大小和方向,調(diào)節(jié)各氣隙磁通的大小,始終能保持導(dǎo)向組件在平衡位置。本發(fā)明體積小,重量輕,功耗低,在電梯、升降機等垂直導(dǎo)向場合具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0033]圖8中,為了降低永磁齒磁路32的漏磁,即左齒和右齒間的漏磁,使得永磁磁通大部分從左齒氣隙和右齒氣隙經(jīng)過,須設(shè)計合理的尺寸,左齒和右齒間的間隔d2應(yīng)大于氣隙長度d3。同時,為減小X方向和Y方向的磁場耦合,軌道寬度d應(yīng)與左齒和右齒外沿間距dl基本相等。
[0034]圖9為本發(fā)明的混合勵磁非接觸電梯導(dǎo)向系統(tǒng)在電梯上的應(yīng)用實例的俯視圖,在井道壁41上電梯轎廂43兩側(cè)對稱放置兩根導(dǎo)軌41,作為電梯轎廂的導(dǎo)向軌道,在轎廂43頂端兩個側(cè)面分別對稱安裝非導(dǎo)磁基座42,然后在基座42上設(shè)置導(dǎo)向組件40,非導(dǎo)磁基座42可以防止永磁體3的磁場泄露,使主要磁通流經(jīng)導(dǎo)向組件40的軛鐵和齒。導(dǎo)向組件40與導(dǎo)軌4相配合并保持一定的間隙可自由相對滑動。利用兩個導(dǎo)向組件40控制轎廂左右方向和前后方向的狀態(tài)。根據(jù)安裝的氣隙傳感器,檢測在X方向的氣隙大小,分別在控制繞組上通入電流,調(diào)節(jié)轎廂在X方向回復(fù)到平衡位置。在Y方向,對稱安裝的兩組導(dǎo)向組件產(chǎn)生的Y向電磁力方向相反,這樣可在兩組導(dǎo)向組件中通入大小不一的Y向調(diào)節(jié)電流,可產(chǎn)生+Y或者-Y方向的合力,調(diào)節(jié)轎廂在Y方向回復(fù)到平衡位置。
[0035]本發(fā)明說明書中未做詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種混合勵磁非接觸懸浮導(dǎo)向系統(tǒng),包括導(dǎo)軌(4)和導(dǎo)向組件(40),其特征在于:所述導(dǎo)軌(4)為截面為矩形的條狀結(jié)構(gòu),所述導(dǎo)軌(4)豎直固定在井道壁(41)上; 所述導(dǎo)向組件(40)包括左軛鐵(1)、右軛鐵(2)、永磁體(3)、左線圈繞組(5)、右線圈繞組(6)、左齒(7)及右齒(8);所述左軛鐵(I)為C形槽狀體,具有相互平行的水平上臂和下臂,所述右軛鐵(2)與所述左軛鐵(I)結(jié)構(gòu)完全相同,二者的C形槽槽口相對且左右對稱設(shè)置在導(dǎo)軌(4)的兩側(cè),構(gòu)成半環(huán)抱結(jié)構(gòu);所述導(dǎo)軌(4)設(shè)置在所述左軛鐵(I)的上臂和所述右軛鐵(2 )的上臂之間,所述導(dǎo)軌(4)的左右兩個側(cè)面分別與所述左軛鐵(I)和所述右軛鐵(2)的兩個上臂端面之間形成左臂氣隙(9)和右臂氣隙(10);所述左軛鐵(I)下臂端面和右軛鐵(2 )下臂端面之間設(shè)置矩形的永磁體(3 ),左軛鐵(I)和右軛鐵(2 )經(jīng)永磁體(3 )連接成為一體;左軛鐵(I)下臂和右軛鐵(2)下臂沿豎直向上方向分別對稱設(shè)置所述左齒(7)和所述右齒(8),左齒(7)和右齒(8)分別對應(yīng)套有左線圈繞組(5)和右線圈繞組(6);所述左齒(7)和所述右齒(8)的頂端端面與所述導(dǎo)軌(4)的前側(cè)面平行并設(shè)置有左齒氣隙(11)和右齒氣隙(12),兩氣隙長度相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合勵磁非接觸懸浮導(dǎo)向系統(tǒng),其特征在于:所述的左齒(7)和右齒(8)均為折條狀,兩個齒頂外緣間距dl與導(dǎo)軌(4)的水平寬度d滿足dl ( d,兩個齒頂內(nèi)緣間距d2與左齒氣隙(11)長度d3滿足d2 > d3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合勵磁非接觸懸浮導(dǎo)向系統(tǒng),其特征在于:所述的永磁體(3 )采用稀土永磁材料或釹鐵硼永磁材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合勵磁非接觸懸浮導(dǎo)向系統(tǒng),其特征在于:所述的左輒鐵(I)、右輒鐵(2)、左齒(7)和右齒(8)均米用導(dǎo)磁良好的電工純鐵或娃鋼制成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混合勵磁非接觸懸浮導(dǎo)向系統(tǒng),采用永磁體和電磁體混合勵磁,顯著降低控制電流,功耗低,可用于提升機、電梯的非接觸導(dǎo)向。它包括導(dǎo)軌和導(dǎo)向組件,導(dǎo)向組件由左軛鐵,右軛鐵,永磁體,左線圈繞組,右線圈繞組,左齒和右齒組成;左、右軛鐵均為C形槽狀體,二者槽口相對、左右對稱設(shè)置在導(dǎo)軌兩側(cè)構(gòu)成半環(huán)抱結(jié)構(gòu),并形成兩側(cè)氣隙;左右軛鐵的兩個下臂通過永磁體連成一體,左右軛鐵的下臂沿豎直向上方向分別對稱設(shè)置折條狀的左齒和右齒,對應(yīng)套有線圈繞組,左右齒的頂端端面與導(dǎo)軌側(cè)面平行并設(shè)置齒氣隙。本發(fā)明提供一種數(shù)量少、占用空間小、功耗低、控制簡單的混合勵磁非接觸懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)。
【IPC分類】B66B7-02, H02N15-00
【公開號】CN104682772
【申請?zhí)枴緾N201510148174
【發(fā)明人】許孝卓, 杜寶玉, 封海潮, 司紀凱, 汪旭東, 劉亞平
【申請人】河南理工大學
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年4月1日