專利名稱：智能化直線電機(jī)驅(qū)動的電梯開門機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種智能化直線電機(jī)驅(qū)動的電梯開門機(jī)。
背景技術(shù)：
電梯開門機(jī)是一種需要長時(shí)間、頻繁、往復(fù)式工作的機(jī)電一體化的裝置。它不僅要求工作可靠性高、安全性好，而且還要求其具有運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低。
現(xiàn)有的電梯開門機(jī)均采用旋轉(zhuǎn)電動機(jī)，經(jīng)機(jī)械變速轉(zhuǎn)換傳動的方式，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動實(shí)現(xiàn)電梯開關(guān)門。因而，其固有的結(jié)構(gòu)復(fù)雜和工作平穩(wěn)性較差、傳遞效率低的缺陷無法避免。同時(shí)還存在著噪音大、制造成本高以及制造安裝和調(diào)試方面的難度較大的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本項(xiàng)發(fā)明針對上述情況，提供采用直線電動機(jī)產(chǎn)生電磁力直接驅(qū)動電梯開、關(guān)門，因而使開門機(jī)的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的安裝、調(diào)試工作均大大簡化。并具有傳遞效率高、運(yùn)行平穩(wěn)、噪音小等優(yōu)點(diǎn)的電梯開門機(jī)。
本項(xiàng)發(fā)明智能化直線電機(jī)驅(qū)動的電梯開門機(jī)的結(jié)構(gòu)是直線電機(jī)初級安裝在門機(jī)掛門板上，直線電機(jī)次級安裝在固定于開門機(jī)底板上的直線電機(jī)次級固定座17上；固定在開門機(jī)底板上的門掛板聯(lián)動繩輪組通過聯(lián)動鋼絲繩與門機(jī)左右掛門板相連，分別裝在門機(jī)左右掛門板上的兩個門滑輪組件置于導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌固定在開門機(jī)底板上，左右兩個掛門板通過左右兩個導(dǎo)輪組件分別裝在門機(jī)導(dǎo)軌上；門刀固定在左掛門板上，與門刀配套的門刀鉤安裝在開門機(jī)底板上；門機(jī)觸點(diǎn)觸體的右觸點(diǎn)通過門機(jī)觸點(diǎn)支架安裝在門機(jī)右掛門板上，而左觸體通過門機(jī)觸體支架安裝在開門機(jī)底板上。
本發(fā)明的智能驅(qū)動控制系統(tǒng)包括與直線電機(jī)的M相連的由電源經(jīng)整流模塊連于智能功率模塊IPM所組成的逆變電路，掌上型調(diào)試器與控制芯片CPU的輸入雙向相連?？刂菩酒珻PU的輸出經(jīng)隔離驅(qū)動器連于智能功率模塊IPM，光電編碼器分別連于直線電機(jī)和控制芯片CPU。電流采樣電路分別連于智能功率模塊的輸出與控制芯片CPU。
本發(fā)明由于采用直線電機(jī)驅(qū)動和智能驅(qū)動控制系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、不需要任何轉(zhuǎn)換裝置，簡化了開門機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和傳動方式，運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲小，通過智能化控制，精度高，可靠性好。
四

圖1是單臺直線電機(jī)拖動型式的智能化直線電機(jī)驅(qū)動的電梯開門機(jī)。
圖2是兩臺直線電機(jī)拖動型式的智能化直線電機(jī)驅(qū)動的電梯開門機(jī)。
圖3中的<A>、<B>、<C>三圖分別是圖1與圖2中的A-A向視圖，B向視圖和C向視圖。
圖1與圖2和圖3中的標(biāo)號名稱1、開門機(jī)底板；2、直線電機(jī)次級；3、門機(jī)右掛門板；4、直線電機(jī)初級；5、門刀；6、門刀鉤；7、門掛板聯(lián)動繩輪組；8、導(dǎo)軌；9、門滑輪組件；10、導(dǎo)輪組件；11、門機(jī)左掛門板；12、中間緩沖擋塊組件；13、門機(jī)觸體支架；14、門機(jī)觸點(diǎn)觸體；15、門機(jī)觸點(diǎn)支架；16、定位輪組件；17、直線電機(jī)次級固定座；18、墊套；19、聯(lián)動鋼絲繩。
圖4是智能驅(qū)動控制系統(tǒng)原理框圖。
圖5是智能驅(qū)動控制系統(tǒng)組成框圖。
圖6是0V/+24V數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為0V/+5V數(shù)字信號的電平轉(zhuǎn)換電路。
圖7是0V/+5V數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為0V/+24V數(shù)字信號的電平轉(zhuǎn)換電路。
圖8是鑒相電路原理圖。
圖9是倍頻電路原理圖。
圖10是開門時(shí)CPU對IPM發(fā)出的觸發(fā)信號示意圖。
圖11是關(guān)門時(shí)CPU對IPM發(fā)出的觸發(fā)信號示意圖。
圖12是智能驅(qū)動控制系統(tǒng)中CPU控制芯片的外圍連接示意圖。
五、具體實(shí)施方法本項(xiàng)發(fā)明的智能化直線電機(jī)驅(qū)動的電梯開門機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1與圖2和圖 3所示，由圖可知直線電機(jī)初級4安裝在門機(jī)右掛門板3上，直線電機(jī)次級2安裝在與門機(jī)底板直接相連的直線電機(jī)次級固定座17上；固定在開門機(jī)底板1上的門掛聯(lián)動繩輪組7通過聯(lián)動鋼絲繩19與門機(jī)左掛門板11相連；當(dāng)直線電機(jī)初級4通電后，直線電機(jī)初級4與直線電機(jī)次級2之間產(chǎn)生電磁力推動門機(jī)右掛門板3作左右往復(fù)運(yùn)動。再通過聯(lián)動繩輪組7的聯(lián)動鋼絲繩19帶動門機(jī)左掛門板11做同步往復(fù)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)電梯開、關(guān)門。
分別裝在門機(jī)左右掛門板11與3上與直線電機(jī)初級4相接觸的左右兩個門滑輪組件9置于導(dǎo)軌8上(如圖2所示)，對于單臺直線電機(jī)驅(qū)動的電梯開門機(jī)，裝在門機(jī)右掛門板上與直線電機(jī)初級4相接觸的右門滑輪組件9置于導(dǎo)軌8上，而左門滑輪組件9固定在門機(jī)左掛門板11上且置于導(dǎo)軌8上(如圖1所示)，導(dǎo)軌固定在門機(jī)底板上，通過左右兩個導(dǎo)輪組件10分別把門機(jī)左右兩個掛門板11與3固定在導(dǎo)軌上；門刀5固定在左掛門板上，與門刀配套的門刀鉤6安裝在開門機(jī)底板上，門刀與掛門板同步運(yùn)動，保證廳門、轎門在開關(guān)門過程中同步運(yùn)動，克服了風(fēng)阻造成廳門無法與轎門聯(lián)動關(guān)閉，迫使電梯停運(yùn)的現(xiàn)象。
門機(jī)觸點(diǎn)觸體14的右觸點(diǎn)通過門機(jī)觸體支架15安裝在門機(jī)右掛門板3上，而左觸體通過門機(jī)觸體支架13安裝在開門機(jī)底板1上。
中間緩沖擋塊組件12安裝在門機(jī)右掛門板3與門機(jī)左掛門板11之間，使電梯關(guān)門到位時(shí)，門機(jī)左右掛門板不發(fā)生撞擊，且能減少電梯門關(guān)門到位時(shí)的震動，使電梯門的運(yùn)動更平穩(wěn)，噪音更小。
智能驅(qū)動控制系統(tǒng)如圖4和圖5所示，以圖1的單臺直線電機(jī)拖動型式的智能化直線電機(jī)驅(qū)動的電梯開門機(jī)為例敘述如下電梯開門機(jī)由一臺直線感應(yīng)電機(jī)(LIM)驅(qū)動。LIM的次級2由一塊銅板和一塊導(dǎo)磁鋼板組成，安裝在門機(jī)底板1上，是固定不動的。LIM的初級4由電樞鐵心和三相繞組組成，安裝在門機(jī)右掛門板3上，是隨門一起運(yùn)動的。三相繞組作星形連接，三個繞組端部U、V、W連接到控制器的逆變器輸出端。另外，掛門板安裝了光電編碼器，其軸伸端通過一個柔性聯(lián)軸器與小輪連接，小輪在門機(jī)導(dǎo)軌8上運(yùn)動。這樣當(dāng)廳、轎門移動時(shí)，光電編碼器轉(zhuǎn)動，發(fā)出A、B兩個呈90度相位差的脈沖信號。這兩個信號被控制器用來檢測門的位置和運(yùn)動方向。智能驅(qū)動控制系統(tǒng)的原理框圖如圖4所示。其中的控制單元就是一片系統(tǒng)(PSOC)的CPU，圖中的檢修指令是一個0V或+5V(分別代表“檢修”或“正常運(yùn)行”)的數(shù)字信號，直接接到CPU的一個引腳上(參圖12中第10號引腳)。當(dāng)該指令為“檢修”時(shí)，CPU通過它的一個引腳向主機(jī)發(fā)出“正在檢修”信號(參圖12中第17號引腳)，并通過另一個引腳從一個本地開關(guān)讀取“開門”或“關(guān)門”的指令(參圖12中第11號引腳)。反之，在“正常運(yùn)行”時(shí)，CPU向主機(jī)發(fā)出“正在檢修無效”信號，并通過另一個引腳從主機(jī)讀取“開門”或“關(guān)門”的指令(參圖12中第18號引腳)。CPU隨后控制逆變器給LIM供電，直至門移到位，并通過另兩個引腳向主機(jī)分別發(fā)“開門到位”或“并門到位”信號(參圖12中第16和15號引腳)。這里，主機(jī)發(fā)送或接收的信號是0V或+24V的數(shù)字信號，而CPU接收或發(fā)送的是0V或+5V的數(shù)字信號，因此二者之間的信號傳遞還需要一個電平轉(zhuǎn)換電路。該電路如圖6和圖7所示。
光電編碼器的兩個輸出信號A和B首先經(jīng)過圖8所示的鑒相電路來指示門的運(yùn)動方向。在開門時(shí)，信號A超前信號B90度，所以方向信號始終為低電平；反之，在關(guān)門時(shí)，信號A滯后信號B90度，所以方向信號始終為高電平。其次，信號A和B經(jīng)過圖9所示的倍頻電路來提高位置信號的精度。CPU通過兩個引腳讀取位置信號和方向信號(參圖12中第25和24號引腳)。位置信號是脈沖信號，它的上升沿觸發(fā)CPU的中斷；CPU響應(yīng)中斷后，首先判斷門的運(yùn)行方向，再對門的位置數(shù)值加或減1。所以，單位位置數(shù)值對應(yīng)門的平移距離是(ПD/N2)，其中D是光電編碼器軸伸上小輪的直徑，N是光電編碼器的分辨率，即每轉(zhuǎn)一周信號A或B發(fā)出的脈沖數(shù)。
智能驅(qū)動控制系統(tǒng)是通過如圖5所示的由三相電源、整流模塊及智能功率模塊IPM所組成的逆變器給LIM供電的。逆變器的直流電源由三相380V交流電源經(jīng)三相二極管整流和電容濾波來獲得的。逆變器由一個三相的IGBT智能功模塊(IPM)構(gòu)成的。IPM中包含多種保護(hù)電路及IGBT的驅(qū)動電路。IGBT的上三路單元(U+、V+和W+)需三個隔離的15V電源供電，下三路單元(U-、V-和W-)共用一個15V的隔離電源供電。CPU通過6個引腳發(fā)出IPM的觸發(fā)信號(UP、VP、WP、UN、VN、和WN)(參圖12中第6、7、8、20、21和22號引腳)，經(jīng)光耦隔離后分別控制IPM六個IGBT單元U+、V+、W+、U-、V-和W-的導(dǎo)通和關(guān)斷。在一個電周期內(nèi)每個IGBT按序?qū)?20度，如圖10和圖11所示，圖中低電平表示IGBT導(dǎo)通，高電平表示IGBT關(guān)斷。這里并沒有采用任何形式的脈寬調(diào)制(PWM)，因?yàn)镻WM會引起嚴(yán)重的噪聲和電磁干擾。但是，IGBT的觸發(fā)頻率，也就是LIM的供電頻率是可以由CPU調(diào)節(jié)的。這樣，LIM工作在恒壓變頻方式。這種方式，對電磁氣隙頗大的LIM來說不會引起磁路飽和，但是可以調(diào)節(jié)LIM的推力，從而實(shí)現(xiàn)電梯門的速度和位置控制。LIM的運(yùn)行方向也是由CPU控制的。開門時(shí)，U相的觸發(fā)信超前V相120度，V相又超前W相120度，如圖10所示。反之，關(guān)門時(shí)，U相觸發(fā)信號滯后V相120度，V相又滯后W相120度，如圖11所示。在逆變器的直流側(cè)有一個電流傳感器，其輸出直接連接到CPU的一個引腳上(參圖12中第1號引腳)。CPU內(nèi)部的低通濾波器對該電信號進(jìn)行濾波，濾波器的截止頻率是最高逆變頻率的100倍左右。并且，CPU利用內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器采樣電流信號，然后結(jié)合逆變器的開關(guān)狀態(tài)計(jì)算出LIM的三相瞬時(shí)電流。這樣實(shí)現(xiàn)了對LIM繞電流的時(shí)實(shí)檢測，若發(fā)生過流情況，CPU將立刻關(guān)斷IPM的所有單元，等電流回落到允許范圍后再恢復(fù)原先的觸發(fā)狀態(tài)。
在電梯門關(guān)閉的過程中，若異物擋住門，除了用光膜、擋板等硬件來檢測之外，CUP還將通過對LIM運(yùn)行狀態(tài)(例如速度和電流)進(jìn)行判斷。一旦發(fā)現(xiàn)異物，CPU將立刻控制LIM反向運(yùn)行(即進(jìn)行開門動作)，并且確保對異物的撞擊力小于150N。
當(dāng)電梯門開或者關(guān)到位的時(shí)候，CPU關(guān)斷IPM的所有單元，并時(shí)實(shí)檢測門的位置。并檢測到門因外力作用而反向移動時(shí)，CPU將重新通過逆變器對LIM供電，這樣將保持門處在開或者關(guān)到位的狀態(tài)。但是，此時(shí)LIM產(chǎn)生的推力在150N左右，這樣，允許超過150N的外力強(qiáng)迫關(guān)上或打開轎廂門。
最后，CPU還通過它的兩個引腳與一個掌上型調(diào)試器進(jìn)行RS232串行通訊(參圖12中第26和27引腳)。這樣，在安裝或檢修電梯時(shí)，可以使用掌上型調(diào)試器對控制器設(shè)置一些必要的參數(shù)，例如，門的運(yùn)行速度曲線、門的移動行程，等等。
圖2所示的兩臺直線電機(jī)拖動型式的智能化直線電機(jī)驅(qū)動的電梯開門機(jī)，與圖1不同的是兩臺直線電機(jī)的初級4分別安裝在門機(jī)右掛門板3和門機(jī)左掛門板11上，兩塊直線電機(jī)次級2分別安裝在門機(jī)底板1的左右兩塊直線電機(jī)次級固定座17上(直線電機(jī)次級固定座17直接與門機(jī)底板1連接)，當(dāng)直線電機(jī)4通電后，直線電機(jī)初級4與直線電機(jī)次級2之間產(chǎn)生電磁力推動門機(jī)左、右掛門板11、3作左右往復(fù)運(yùn)動。通過聯(lián)動繩輪組7的聯(lián)動鋼絲繩19使它們同步往復(fù)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)電梯開、關(guān)門。
其它結(jié)構(gòu)和智能驅(qū)動控制系統(tǒng)與單臺直線電機(jī)拖動型式智能化直線電機(jī)驅(qū)動的電梯開門機(jī)完全相同，不再重?cái)ⅰ?br> 權(quán)利要求
1.一種智能化直線電機(jī)驅(qū)動的電梯開門機(jī)，其特征在于，直線電機(jī)初級(4)安裝在門機(jī)掛門板上，直線電機(jī)次級(2)安裝在固定于開門機(jī)底板(1)上的直線電機(jī)次級固定座(17)上；固定在開門機(jī)底板(1)上的門掛聯(lián)動繩輪組(7)通過聯(lián)動鋼絲繩與門機(jī)左掛門板(11)相連；分別裝在門機(jī)左掛門板(11)和門機(jī)右掛門板(3)上與直線電機(jī)初級相接觸的左右兩個門滑輪組件(9)至于導(dǎo)軌(8)上，導(dǎo)軌(8)固定在開門機(jī)底板(1)上，左右兩個掛門板通過左右兩個導(dǎo)輪組件(10)分別裝在門機(jī)導(dǎo)軌上；門機(jī)觸點(diǎn)觸體(14)的右觸體通過門機(jī)觸體支架(15)安裝在門機(jī)右掛門板(3)上，而左觸體通過門機(jī)觸體支架(13)安裝在開門機(jī)底板(1)上；與直線電機(jī)相連的智能驅(qū)動控制系統(tǒng)包括由電源經(jīng)整流模塊連于智能功率模塊(IPM)所組成的逆變電路的輸出連于直線電機(jī)(M)，掌上型調(diào)試器與控制芯片(CPU)的輸入雙向相連，控制芯片(CPU)的輸出經(jīng)隔離驅(qū)動器連于智能功率模塊(IPM)，光電編碼器分別連于直線電機(jī)(M)和控制芯片(CPU)，電流采樣電路分別連于智能功率模塊(IPM)的輸出與控制芯片(CPU)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化直線電機(jī)驅(qū)動的電梯開門機(jī)，其特征在于，門刀(5)固定在左掛門板(11)上，與門刀(5)配套的門刀鉤(6)安裝在開門機(jī)底板(1)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能化直線電機(jī)驅(qū)動的電梯開門機(jī)，其特征在于在門機(jī)右掛門板(3)與門機(jī)左掛門板(11)之間裝有中間緩沖擋塊組件(12)。
全文摘要
一種涉及智能化直線電機(jī)驅(qū)動的電梯開門機(jī)，包括開門機(jī)底板(1)、直線電機(jī)次級(2)、門機(jī)右掛門板(3)、直線電機(jī)初級(4)、門刀(5)、門刀鉤(6)、門掛板聯(lián)動繩輪組(7)、導(dǎo)軌(8)、門滑輪組件(9)、導(dǎo)輪組件(10)、門機(jī)左掛門板(11)及中間緩沖檔塊組件(12)；與直線電機(jī)相連的智能驅(qū)動控制系統(tǒng)包括由電源、整流模塊和智能功率模塊所組成的逆變電路，掌上型調(diào)試器，控制芯片，隔離驅(qū)動器，光電編碼器及電流采樣電路所組成。該智能化直線電機(jī)驅(qū)動的電梯開門機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、不需要任何轉(zhuǎn)換裝置，運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲小、精度高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B66B13/08GK1693173SQ20051003791
公開日2005年11月9日 申請日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月2日
發(fā)明者曹中, 葉云岳, 朱永和 申請人:南通中堯機(jī)電制造有限公司