專利名稱：電梯減振裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及減小電梯振動的電梯減振裝置。
近年來，隨著建筑物的節(jié)省空間化，將巻揚機小型化設(shè)置在升降井道內(nèi)的無機房型電 梯正在普及。無機房型電梯中，通過在升降井道驅(qū)動巻揚機(traction machine),轎廂(cage) 經(jīng)由巻繞在巻揚機的槽輪的纜索進行升降動作。此時，巻揚機的振動通過梁等傳遞到建筑 物側(cè)。特別是，纜索強度增加導(dǎo)致纜索的直徑趨向變細(xì)，槽輪的直徑也隨之減小，因此由 于槽輪的高速轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生大約10Hz以上的振動。該振動對建筑物中住戶的墻壁等造成影 響而產(chǎn)生噪音。在這樣的背景下，提出了一種技術(shù)方案在支承巻揚機的支承部件上設(shè)置 振動傳感器和減振裝置，通過驅(qū)動減振裝置，將與傳感器檢測到的振動相位相反的力作為 減振力提供給支承部件，從而減小通過支承部件傳遞給建筑物的振動(參考特開 2007-297180號公報)。
現(xiàn)有的減振裝置具有設(shè)置在支承部件上的殼體，在殼體內(nèi)在減振方向(vibration suppression direction)(例如上下方向)自由變位地支承至少一部分具有磁性體的重錘的彈性 體，和在殼體內(nèi)與重錘相對設(shè)置的電磁鐵。這樣的現(xiàn)有減振裝置中，重錘由于電磁鐵相對 于磁性體所發(fā)生的電磁力而向減振方向振動，通過殼體將減振力給與支承部件。但是，現(xiàn) 有減振裝置中，由于重錘僅由彈性體支承，當(dāng)施加具有與減振方向正交的方向(例如左右 方向)分量的振動時，重錘向與減振方向正交的方向發(fā)生變位，因此可能無法將減振力有 效地傳給支承部件。而且當(dāng)該變位量大的情況下，還有重錘與殼體內(nèi)壁面接觸而破損的可 能性。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電梯減振裝置，該電梯減振裝置 可減小重錘的與減振方向正交的方向的變位量。
4本發(fā)明的電梯減振裝置具有安裝在減振對象物上的殼體；彈性體，其在所述殼體內(nèi) 支承至少一部分具有磁性體的重錘，使得所述重錘在減振方向上自由變位；在所述殼體內(nèi) 與所述重錘相對設(shè)置的電磁鐵；產(chǎn)生使所述重錘在減振方向上動作的、所述電磁鐵對所述 磁性體的電磁力，由此通過所述殼體對所述減振對象物施加減振力的控制裝置。所述彈性 體的所述減振方向的彈性系數(shù)小于與所述減振方向正交的方向的彈性系數(shù)。
本發(fā)明能夠提供減小重錘向與減振方向正交的方向變位的變位量的電梯減振裝置。


圖1是表示本發(fā)明的一實施形態(tài)的無機房型電梯的構(gòu)成的圖。
圖2是圖1所示的減振裝置的內(nèi)部構(gòu)成的示意圖。
圖3是說明圖2所示的減振裝置的控制系統(tǒng)的構(gòu)成的示意圖。
圖4是表示彈性體的減振方向的彈性系數(shù)和與減振方向正交的方向的彈性系數(shù)關(guān)系的 示意圖。
圖5A是表示減振裝置輸出的減振力的示意圖，圖5B是表示相對于該電磁力的相位偏 移的頻率特性的示意圖。
圖6是表示減振裝置輸出的減振力隨著重錘和電磁鐵之間的空隙長度變化而變化的示 意圖。
圖7是表示減振裝置輸出的減振力的頻率特性隨著彈性體的衰減常數(shù)的變化而變化的 示意圖。
具體實施例方式
無機房型電梯，例如公開于特開2004-115161號公報中。無機房型電梯中，并沒有設(shè) 置以往的機械室，取而代之，是在升降井道的壁或者軌道等上設(shè)置控制盤、巻揚機等。而 且，這些軌道等通過托架等固定在升降井道內(nèi)壁，巻揚機的驅(qū)動、轎廂的升降等所產(chǎn)生的 振動傳導(dǎo)到建筑物而產(chǎn)生噪音等。下面，參考附圖，對適用本發(fā)明的電梯減振裝置的無機 房型電梯的構(gòu)成進行說明。電梯的整體構(gòu)成
首先，參考圖l，對本發(fā)明一實施例的無機房型電梯的整體構(gòu)成進行說明。 本發(fā)明一實施例的無機房型電梯，如圖1所示，巻揚機11等機械(包括圖未示的控制 盤)被小型化且設(shè)置在升降井道10內(nèi)。巻揚機11通過支架13設(shè)置在支承部件12上，該支承部件12水平方向架設(shè)在升降井道10的上部。支承部件12由例如鐵制的堅固的材料 構(gòu)成(也可利用建筑物的梁)。安裝在巻揚機11底部的支架13例如由防振橡膠等吸音材料 構(gòu)成。主槽輪14轉(zhuǎn)動自如地安裝在巻揚機11的旋轉(zhuǎn)軸lla上，主槽輪14上掛有纜索15。
纜索15的兩端部固定在設(shè)置于升降井道10的規(guī)定地點的掛鉤部上，轎廂16通過轎 廂下槽輪17a、 17b與圖未示的配重一起以2: l的拉運方式被支持。雖然圖l僅示出l條 纜索15，但實際上多條纜索15繞掛于主槽輪14、轎廂下槽輪17a、 17b等。轎廂16滑動 自如地被支承在一對導(dǎo)軌18a、 18b上，并響應(yīng)巻揚機11的驅(qū)動通過纜索15作升降運動。 導(dǎo)軌18a、 18b與支承部件12連接，支承部件12的端部固定在建筑物的側(cè)壁19上。
具有這樣構(gòu)成的無機房型電梯中，隨著巻揚機ll的驅(qū)動而產(chǎn)生振動，并將振動傳遞到 巻揚機11周圍。特別是，若由于纜索15的強度提高而使纜索直徑變細(xì)，主槽輪14的直徑 也隨之變小，則容易由于高速轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生10Hz以上的振動。這樣的振動通過支承部件12 傳遞到建筑物的側(cè)壁19，影響到住戶墻壁等而產(chǎn)生噪音。因此，在無機房型電梯中，為了 降低從巻揚機11傳遞到建筑物側(cè)壁19的振動，在支承部件12上設(shè)置振動傳感器20和減 振裝置21。
振動傳感器20由例如加速度傳感器構(gòu)成，檢測設(shè)置地點所產(chǎn)生的振動。減振裝置21 根據(jù)振動傳感器20所檢測到的振動信號，在預(yù)定方向上移動重錘22，以給予減振對象(在 本例中為支承部件12)制動力。更具體來說，減振裝置21和振動傳感器20—起設(shè)置在支 承部件12的背側(cè)(即，支承部件12的與巻揚機11的配置面相反的面)。設(shè)置于支承部件 12上的振動傳感器20檢測巻揚機11驅(qū)動時傳遞到支承部件12的振動。減振裝置21根據(jù) 振動傳感器20檢測出的振動信號，移動內(nèi)部的重錘22，以產(chǎn)生與傳遞到支承部件12的振 動相反位相的力。由此，對支承部件12施加減振力，以與來自巻揚機ll的振動抵消。從 而，能夠減小從巻揚機11經(jīng)由支承部件12傳遞到建筑物側(cè)壁19的振動。減振裝置的內(nèi)部構(gòu)成
接著，參考圖2，對構(gòu)成本發(fā)明實施例的減振裝置21的內(nèi)部構(gòu)成進行說明。 減振裝置21具有形成有在內(nèi)部收容至少一部分具有磁性體的重錘22的空間23的 殼體24;形成在殼體24內(nèi)側(cè)的底面24a的凹部25;在殼體24內(nèi)側(cè)的上面和凹部25的底 面25a上對向設(shè)置以夾持重錘22的電磁鐵26a、 26b;和設(shè)置在殼體24內(nèi)側(cè)底面24a上的、 在箭頭方向a， b (減振方向，上下方向)自由變位地支承重錘22的彈性體27a、 27b。該 減振裝置21中，電磁鐵26a、 26b—旦被勵磁，至少一部分具有磁性體的重錘22則通過此 時產(chǎn)生的電磁力在減振方向移動，這一反作用力施加在殼體24上。從而，對電磁鐵26a、26b進行勵磁控制以使得作用于殼體24的反作用力成為減振力的話，可抵消巻揚機11產(chǎn) 生的振動。
又，殼體24只要具有設(shè)置有電磁鐵26a、 26b的上下面即可，沒有必要具有四個側(cè)面。 另外，電磁鐵26a、 26b最好設(shè)置在，與由重錘22和彈性體27a、 27b構(gòu)成的振動系統(tǒng)的旋 轉(zhuǎn)體系節(jié)點(振動時不發(fā)生變位的點)對應(yīng)的位置(在具有兩個彈性體的情況下即重錘22 的重心位置)。采用這樣的構(gòu)成，就可防止由于重錘22的二次振動模式(例如以重錘22 的重心位置為中心的搖動旋轉(zhuǎn))而難以正確控制減振力的情況。
又，構(gòu)成電磁鐵26a、26b的芯體最好由積層鋼板、鐵素體(ferrite)、坡莫合金(permalloy) 等電阻較大的材料形成。這是因為，如果采用鐵等電阻較小的材料形成芯體的話，在線圈 通上高頻電流時，由于在芯體表面會產(chǎn)生渦電流，因此所產(chǎn)生的電磁力可能在電磁鐵26a， 26b中被抵消，從而無法正確控制減振力。減振裝置的減振系統(tǒng)的構(gòu)成
接著，參考圖3，說明構(gòu)成本發(fā)明實施例的對減振裝置21的動作進行控制的控制系統(tǒng) 的構(gòu)成。
控制裝置40由DSP(Digital Signal Processor)等通用的計算機構(gòu)成，具有A/D轉(zhuǎn)換器 (ADC) 41、高通濾波器(HPF) 42、積分器(integrator) 43、增益調(diào)整器(gain controller) 44、平方根計算器(squareroot(SQRT) calculator) 35、電磁力分配計算器(electromagnetic force distributor) 45、以及D/A變換器(DAC) 46、 47。振動傳感器20檢測出的振動信號 通過A/D變換器41進行A/D變換后傳送給高通濾波器42，通過高通濾波器42將抑制頻 率范圍(例如大約50 300Hz)的振動成分抽出。通過高通濾波器42抽出的振動成分通過 積分器43進行數(shù)值積分后，在增益調(diào)整器44乘以規(guī)定的增益，由此生成控制信號。
設(shè)置在減振裝置21中的電磁鐵26a、 26b分別只產(chǎn)生吸引重錘22方向(減振方向)的 電磁力。然后，在電磁力分配計算器45中，對應(yīng)重錘22的移動時機對電磁鐵26a、 26b 的電磁力進行控制，例如，在使重錘22向上方向(箭頭a方向)移動時刻，使一個電磁鐵 26a的電磁力的吸引作用增大，并減小另一個電磁鐵26b的電磁力產(chǎn)生的吸引作用。電磁 力分配計算器45輸出的控制信號通過D/A變換器46、 47進行D/A變換，并根據(jù)需要通過 放大器(AMP) 48、 49進行放大后，施加給電磁鐵26a、 26b。這樣，通過勵磁驅(qū)動電磁 鐵26a、 26b，對殼體24作用相反的力，以抵消來自巻揚機11的振動。
又，在電磁鐵26a、 26b為U型電磁鐵的情況下，電磁鐵26a、 26b產(chǎn)生的電磁力F， 在磁路截面積記為S，線圈巻數(shù)記為N，線圈電流記為I，電磁鐵芯體的磁路長度記為Ll，
7重錘22的磁路長度記為L2，電磁鐵26a、 26b和重錘22之間的間隙長度記為L3，電磁鐵 芯體的透磁率記為yl，重錘22的透磁率記為u2，空氣透磁率記為uO時，以下列數(shù)式l 表示。
艮P，減振裝置21產(chǎn)生的減振力與線圈電流I的平方成比例，將減振力大小作為控制 信號輸入控制裝置40時，控制裝置40必須通過將控制信號變換為帶符號的平方根信號來 導(dǎo)出線圈電流I。因此，在將減振力的大小作為控制信號輸入到控制裝置40中時，平方根 計算器35將控制信號變換為帶符號的平方根信號。
這樣本發(fā)明實施例的無機房型電梯中，在支承電梯ll的巻揚機ll的部件(支承部件 12或機床)上同時設(shè)置振動傳感器20和減振裝置21，根據(jù)振動傳感器20檢測出的振動 信號，驅(qū)動減振裝置21，降低從巻揚機11經(jīng)由支承部件傳遞到建筑物側(cè)壁19的振動，從 而減小對建筑物居室等的影響。
彈性體的構(gòu)成
重錘22僅由彈性體27a、 27b支承的情況下，在施加具有與減振方向正交的方向成分 的振動時，重錘22在與減振方向正交的方向發(fā)生變位，因此可能導(dǎo)致無法有效減小減振 方向的高頻振動。而且，如果上述變位量大的話，重錘22會和殼體24的內(nèi)壁面接觸，可 能導(dǎo)致破損。因此，在本實施例，如圖4所示，彈性體27a、 27b的減振方向的彈性系數(shù) kl設(shè)定為小于與減振方向正交的方向的彈性系數(shù)k2。
采用這樣的構(gòu)成，可減小重錘22在與減振方向正交的方向上的變位量，抑制重錘22 的旋轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn)自由度)，從而有效減小減振方向的振動并防止重錘22與殼體24內(nèi)壁面的 接觸。將彈性體27a、 27b的減振方向的彈性系統(tǒng)kl設(shè)置得比與減振方向正交的方向的彈 性系數(shù)k2小的方法，可以是，例如，控制彈性體27a、 27b的材料特性的方法，以及在彈 性體27a、 27b的側(cè)面設(shè)置限制其在與減振方向正交的方向變位的部件的方法。
在本實施例中，由于重錘22的旋轉(zhuǎn)自由度被抑制，減振裝置21的動特性可以作為僅 具有平移自由度的由一個彈簧支承的一個重錘的一自由度振動系統(tǒng)進行模型化。從而，減 振裝置21的輸出(減振力)頻率相對于電磁鐵26a、 26b所產(chǎn)生的電磁力的頻率特性可作 為一般的一自由度振動系統(tǒng)的強制加振動應(yīng)答進行計算。采用該方法計算得到的減振裝置
821輸出頻率相對電磁鐵26a、 26b所產(chǎn)生的電磁力的頻率特性如圖5A、 5B所示。又，在 這樣的計算中，設(shè)定由重錘22的質(zhì)量和彈性體27a、 27b的彈性系數(shù)kl決定的一次共振頻 率為25Hz，施加的電磁力的振幅為120N。
根據(jù)圖5A、 5B可知，本實施例的減振裝置21，在由重錘22的質(zhì)量m和彈性體27a、 27b的彈性系數(shù)kl決定的一次共振頻率fl (參考下面的數(shù)式2)的兩倍以上的頻率范圍內(nèi) 使用時，輸出的大小與施加的電磁力大致一致，且輸出的相位偏移控制在30。以內(nèi)，示出 減振裝置所希望的輸出特性。據(jù)此，彈性體27a、 27b的彈性系數(shù)kl最好具有使一次共振 頻率fl的數(shù)值在應(yīng)當(dāng)抑制的頻率范圍的最小頻率(圖5A所示的實例中大致為50Hz)以下 的值。
在本實施例中，由于沒有對重錘22進行主動的位置控制，僅通過彈性體27a、 27b的 復(fù)原力被動控制重錘22的位置，因此如圖6所示，隨著重錘22的變位量的增大重錘22 和電磁鐵26a、 26b之間的間隙長度L3變短，電磁鐵26a、 26b的電磁力增大，從而有重 錘22被吸著到電磁鐵26a、 26b上的可能性。此處，在使電磁鐵26a、 26b作用吸引力F 時，重錘22的運動方程式大致如以下數(shù)式3表示的那樣。在該數(shù)式中，參數(shù)m、 c、 kl、 F、 dx、 a分別表示重錘22的重量，彈性體27a、 27b的衰減常數(shù)，彈性體27a、 27b的彈 性系數(shù)，重錘22的微小變位，和隨著間隙長度變化的吸引力F的變化率。，
艮P，吸引力F的變化率ci相對于重錘22的變位dx作為負(fù)的彈性力而作用。從而，為 了防止重錘22吸著到電磁鐵26a， 26b上，相對于重錘22的變位的實際的彈性系數(shù)(kl-a )必須始終保持為正。如果彈性體27a、 27b的彈性系數(shù)kl為大，電磁鐵26a、 26b所產(chǎn) 生的吸引力F作為內(nèi)力被彈性體27a、 27b吸收，會導(dǎo)致性能的低下。因此，最好是彈性 體27a、 27b的減振方向的彈性系數(shù)kl與吸引力F的變化率c!大致相等，且大于等于吸引 力F的變化率a。
對重錘22施加外部信號(例如階梯狀電磁力)的情況下，減振裝置21的輸出如圖7 所示示出在由重錘22的質(zhì)量和彈性體彈性系數(shù)確定的振動系統(tǒng)的共振頻率產(chǎn)生振動(波 形P廣P3)的特性，電磁鐵26a、 26b和重綞22可能接觸，因此最好是彈性體27a、 27b的
mX+cX + kX = F+ QfX衰減常數(shù)c設(shè)置為使得在對重錘22施加階梯狀的電磁力時彈性體27a、 27b和重錘22不接 觸的數(shù)值以上。
以上對適用本發(fā)明的實施例進行了說明，但是本發(fā)明并不會限于通過這些實施例成為 本發(fā)明所揭示的一部分的記載和附圖。例如，在本實施例中，電磁鐵26a、 26b的位置為固 定的，但是也可以通過在電磁鐵26a， 26b上設(shè)置可動機構(gòu)使得重綞22和電磁鐵26a， 26b 之間的間隙長度可以調(diào)整。又，本實施例中減振裝置設(shè)置在電梯上，但是本發(fā)明不限于此， 該減振裝置也可適用于電車、汽車等車輛。從而，基于本發(fā)明實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員所 得到的其他實施例和運用技術(shù)都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
工業(yè)實用性
采用本發(fā)明，可以提供一種電梯減振裝置，該電梯減振裝置能夠減小重錘在與減振方 向正交的方向的變位量。
權(quán)利要求
1. 一種電梯減振裝置，其特征在于，包括安裝在減振對象物上的殼體；彈性體，該彈性體在所述殼體內(nèi)支承至少一部分具有磁性體的重錘，使該重錘在減振方向上自由變位；在所述殼體內(nèi)與所述重錘相對設(shè)置的電磁鐵；以及控制裝置，所述控制裝置使所述電磁鐵產(chǎn)生相對于所述磁性體的使所述重錘在減振方向上移動的電磁力，從而介由所述殼體對所述減振對象物施加減振力，所述彈性體的所述減振方向的彈性系數(shù)小于與該減振方向正交方向的彈性系數(shù)。
2. 如權(quán)利要求l所示的電梯減振裝置，其特征在于所述彈性體的所述減振方向的彈性系數(shù)具有使一次共振頻率在被抑制頻率范圍內(nèi)的最小頻率以下的值，所述一次共振頻率由所述重錘的質(zhì)量和所述彈性體的所述減振方向的彈性系數(shù)確定。
3. 如權(quán)利要求1或者2任一項所述的電梯減振裝置，其特征在于所述彈性體的所述減振方向的彈性系數(shù)在與所述電磁力的變化比例相對應(yīng)的值以上，所述電磁力隨著所述重錘和所述電磁鐵之間的間隙長度變化而變化。
4. 如權(quán)利要求l所述的電梯減振裝置，其特征在于所述彈性體的衰減常數(shù)具有，在對所述磁性體施加階梯狀電磁力的情況下使所述重錘和所述電磁鐵不相沖突的值以上的值。
5. 如權(quán)利要求l所述的電梯減振裝置，其特征在于構(gòu)成所述電磁鐵的芯體由積層鋼板、鐵素體、坡莫合金中的任何一個所形成。
6. 如權(quán)利要求l所述的電梯減振裝置，其特征在于構(gòu)成所述電磁鐵和所述重錘之間的間隙長度可以調(diào)整的結(jié)構(gòu)。
7. —種減振裝置，其特征在于，包括安裝在減振對象物上的殼體；彈性體，該彈性體所述殼體內(nèi)支承至少一部分具有磁性體的重錘，使該重錘在減振方向自由變位；在所述殼體內(nèi)與所述重錘相對設(shè)置的電磁鐵；以及控制裝置，該控制裝置控制所述電磁鐵相對于所述磁性體的電磁力，使所述重錘在減振方向上移動，介由所述殼體對所述減振對象物施加減振力；所述彈性體的所述減振方向的彈性系數(shù)的大小設(shè)定為小于與該減振方向正交方向的彈性系數(shù)。
8. 如權(quán)利要求7所示的減振裝置，其特征在于所述彈性體的所述減振方向的彈性系數(shù)具有，使一次共振頻率在被抑制頻率范圍內(nèi)的最小頻率以下的值。所述一次共振頻率由所述重錘的質(zhì)量和所述彈性體的所述減振方向的彈性系數(shù)確定。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的減振裝置，其特征在于所述彈性體的所述減振方向的彈性系數(shù)在與所述電磁力的變化比例相對應(yīng)的值以上，所述電磁力隨著所述重錘和所述電磁鐵之間的間隙長度變化而變化。
全文摘要
本發(fā)明的電梯減振裝置具有設(shè)置在減振對象物上的殼體；在所述殼體內(nèi)支承至少一部分具有磁性體的重錘，使所述重錘在減振方向自由變位的彈性體；在所述殼體內(nèi)與所述重錘相對設(shè)置的電磁鐵；產(chǎn)生使所述重錘在減振方向的動作的、該電磁鐵相對于所述磁性體的電磁力，從而介由所述殼體對所述減振對象物施加減振力的控制裝置。所述彈性體在所述減振方向的彈性系數(shù)小于與所述減振方向正交方向的彈性系數(shù)。
文檔編號B66B11/04GK101486427SQ20091000274
公開日2009年7月22日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
發(fā)明者平井正昭 申請人:東芝電梯株式會社