本發(fā)明涉及電梯設(shè)施并且特別地涉及當(dāng)這種電梯設(shè)施在操作時被動地生成電能。

背景技術(shù)：

在先前在電梯的領(lǐng)域中已提出了使用壓電元件來生成控制信號，控制信號被饋送到電梯控制器，能允許所述控制器調(diào)節(jié)所述電梯的操作。例如，jp-a-2002068618和us-b2-6715587都描述了使用安裝于電梯轎廂與其相關(guān)聯(lián)的框架之間或者安裝于電梯轎廂和其相關(guān)聯(lián)框架之一上的壓電元件。在這些示例中，壓電元件被設(shè)置為壓力傳感器，其產(chǎn)生去往電梯控制器的信號，能允許所述控制器確定在電梯轎廂內(nèi)的負(fù)載的變化。jp-a-2011213479類似地描述了使用壓力傳感器，在這種情形下，壓力傳感器被插入于牽引槽輪/曳引輪(tractionsheave)的凹槽的底部處以診斷所述凹槽的磨損。

ep-a1-1780159和ep-a2-0636569描述了電梯操作面板，所述電梯操作面板通常被設(shè)置于每個樓梯平臺(landing)以使得等待在該樓梯平臺上的預(yù)期乘客能呼叫電梯。類似面板也可以被安裝于所述電梯轎廂內(nèi)以允許搭乘的乘客進入他們的所需目的地樓層。在這兩種布置中，壓電元件在操作面板內(nèi)被用作按鈕，使得當(dāng)由乘客的手指施加充分壓力時，元件產(chǎn)生去往電梯控制器的所需信號并且也能點亮led來指示接受了乘客的呼叫。

因此，壓電元件已經(jīng)在電梯內(nèi)被用作壓力傳感器以生成控制信號，用于確定電梯轎廂中負(fù)載的變化，或者用于診斷槽輪凹槽的磨損或者充當(dāng)呼叫信號以傳遞給所述電梯控制器。

然而，由于在電梯轎廂內(nèi)的負(fù)載變化相當(dāng)間歇地發(fā)生，凹槽磨損是逐漸發(fā)生的，并且在操作面板上的按鈕具有較小截面積并且能利用相對較小壓力操作，在電梯內(nèi)的壓電元件的這些應(yīng)用中任何一個都不足以生成可靠的能量供應(yīng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

已開發(fā)了本發(fā)明來克服與所描述的現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的上面確定的問題。

本發(fā)明的目的在于，提供一種電梯和當(dāng)電梯設(shè)施在操作時用以被動地并且可靠地生成電能的方法。這個目的由根據(jù)獨立權(quán)利要求所述的電梯設(shè)施和方法來實現(xiàn)。

電梯設(shè)施包括：電梯轎廂；受拉構(gòu)件，所述受拉構(gòu)件用于支承并且移動所述電梯轎廂；和，滑輪，所述滑輪與所述受拉構(gòu)件接合，其中所述滑輪包括壓電層，所述壓電層被定位成使得在與受拉構(gòu)件接合期間賦予給滑輪的任何力壓縮所述壓電層并且還包括電力儲存單元，所述電力儲存單元具有與壓電層的陽極和陰極電連接的輸入。由此，由壓電層生成的電能可以被采集/收獲于所述電力儲存單元中。

當(dāng)所述受拉構(gòu)件被驅(qū)動以使電梯轎廂沿著電梯井道上下移動時，其也與正在旋轉(zhuǎn)的滑輪相接合。在與所述受拉構(gòu)件的這種接合期間賦予給滑輪的力壓縮所述壓電層，所述壓電層隨后生成電能。假設(shè)，首先，已知電梯滑輪的相對較高的旋轉(zhuǎn)速度，和其次，在每次旋轉(zhuǎn)期間施加到滑輪上的顯著的壓縮力差，則當(dāng)電梯在操作時，能夠由壓電層生成顯著并且可靠的電能供應(yīng)。

優(yōu)選地，壓電層被施用/覆蓋到滑輪的外周向表面上并且與所述受拉構(gòu)件相接合。因此，當(dāng)受拉構(gòu)件在滑輪上行進時，受拉構(gòu)件直接地壓縮所述壓電層。

滑輪還可以包括軸，軸由安裝于支承支架中的軸承可旋轉(zhuǎn)地支承。因此，滑輪和軸協(xié)調(diào)一致地旋轉(zhuǎn)并且力從所述受拉構(gòu)件經(jīng)過滑輪和其軸而傳遞，并且經(jīng)由軸承而傳遞到所述支承支架。

在這種布置中，壓電層可以被設(shè)置于由軸承可旋轉(zhuǎn)地支承的軸的外周向表面上。這可以作為對于先前所描述的布置的補充或替代而使用，其中壓電層被施用到滑輪的外周向表面上并且與所述受拉構(gòu)件相接合。

在另一替代實施例中，滑輪可以具有內(nèi)周向表面并且由軸承支承于非旋轉(zhuǎn)輪軸上。此處同樣，壓電層能被施用到內(nèi)周向表面上以在旋轉(zhuǎn)期間生成電能。

盡管電力儲存單元能安裝于滑輪上并且由此隨著滑輪而協(xié)調(diào)一致地旋轉(zhuǎn)，設(shè)想到將電力儲存單元安裝于遠(yuǎn)離滑輪處將會是更有利的。在此情況下，壓電層的陽極和陰極分別電連接到第一導(dǎo)電環(huán)和第二導(dǎo)電環(huán)。所述環(huán)安裝到滑輪軸上或者安裝到滑輪的側(cè)面上。刷可以用來與正在旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電環(huán)可滑動地接合。優(yōu)選地，刷是被偏壓成與環(huán)相接合的彈簧。刷然后可以被電連接到電力儲存單元的輸入。由此，由正在旋轉(zhuǎn)的滑輪生成的電能可以傳遞到靜止的電力儲存單元。

所生成的能量能夠被轉(zhuǎn)移到電力儲存單元內(nèi)的電能儲備器組(electricalenergybank)內(nèi)并且能夠被儲存以供隨后使用。電能儲備器組可以包括電池、電容器、燃料電池或任何其它形式的直流電能儲存裝置。

取決于壓電層和電能儲備器組的相應(yīng)電壓額定值，可能必需將直流至直流轉(zhuǎn)換器插入于電力儲存單元的輸入與電能儲備器組之間。

優(yōu)選地，采集/收獲于電力儲存單元內(nèi)的能量能夠經(jīng)由一個或更多個輸出而供應(yīng)給外部電負(fù)載。如果外部負(fù)載具有與能量儲備器組相同的電壓額定值，其能夠從直接連接到能量儲備器組的直流輸出而供應(yīng)。替代地，來自能量儲備器組的電壓能被降壓、升壓或者由直流至直流轉(zhuǎn)換器以其它方式變壓來經(jīng)由另一直流輸出而供應(yīng)具有不同電壓額定值的外部電負(fù)載。而且，直流至直流逆變器能夠被用于將來自能量儲備器組的直流電力逆變?yōu)榻涣麟?，交流電能?jīng)由交流輸出而供應(yīng)給外部電負(fù)載。

本發(fā)明還提供用于向電梯設(shè)施內(nèi)提供電能的方法，其中受拉構(gòu)件支承并且移動電梯轎廂。該方法包括以下步驟：將壓電層并入到滑輪中，當(dāng)受拉構(gòu)件與滑輪接合時壓縮該壓電層，和將壓電層電連接到電力儲存單元。

隨后，采集/收獲的電能可以從電力儲存單元供應(yīng)給電負(fù)載。

附圖說明

現(xiàn)將參看附圖來描述本發(fā)明，在附圖中：

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的電梯設(shè)施內(nèi)的部件的常規(guī)布置的示例性示意圖；

圖2是適合用于圖1的電梯設(shè)施中的根據(jù)示例性實施例的牽引槽輪布置的軸向平面圖；

圖3是圖2的支承支架的示例性實施例的截面圖；

圖4是圖2的牽引槽輪的示例性實施例的截面圖；

圖5是圖2和圖4的牽引槽輪的示例性實施例的透視圖；

圖6是電力儲存單元的示例性實施例的示意圖，在電力儲存單元中采集/收獲由圖3和圖4的壓電層所生成的能量；

圖7是示出圖1的下懸式轎廂安裝滑輪的示例性實施例的截面圖；以及

圖8是示出受拉構(gòu)件與根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的滑輪相接合的軸向截面圖。

具體實施方式

圖1示出了在電梯設(shè)施1內(nèi)的部件的常規(guī)布置的示例性實施例。電梯轎廂2和配重4由偏轉(zhuǎn)滑輪8而支承于牽引構(gòu)件6上。在此示例中，受拉構(gòu)件具有2:1的繞繩比(ropingratio)，由此受拉構(gòu)件6從電梯井道12中的一個終端10，在安裝到配重4頂部上的偏轉(zhuǎn)滑輪8下方延伸，沿著井道12往回向上以與由馬達所驅(qū)動的牽引槽輪14相接合，向下至安裝于轎廂2下方的一對下懸式滑輪8并且最后往回向上到井道12中的另一終端點10。自然地，本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于認(rèn)識到替代繞繩布置同樣可適用并且牽引槽輪14和其相關(guān)聯(lián)的馬達能被安裝于軸12內(nèi)來提供常規(guī)地被稱作無機房(mrl)設(shè)施的設(shè)施(如圖所示)或者替代地可以設(shè)置于單獨并且專用的機房中。

在操作中，隨著牽引槽輪14由馬達旋轉(zhuǎn)，其與牽引構(gòu)件6相接合以使轎廂2和配重4沿著井道12內(nèi)的導(dǎo)軌(未圖示)在相反方向上豎直地移動。

圖2是適用于圖1的電梯設(shè)施1中的牽引槽輪14布置的示例性實施例的軸向平面圖。牽引槽輪14具有內(nèi)周向表面14.2，內(nèi)周向表面14.2以花鍵連接或者以其它方式固定到軸16以用于同時旋轉(zhuǎn)。牽引槽輪軸16可以與馬達的驅(qū)動軸為一體，或者直接地或間接地聯(lián)接到馬達的驅(qū)動軸。軸16由安裝于支承支架20中的軸承18可旋轉(zhuǎn)地支承，支承支架20布置于牽引槽輪14的相對側(cè)處。支架20被安裝于井道12中或者機房中的結(jié)構(gòu)梁22上。

圖3是圖2的牽引槽輪的示例性實施例的截面圖。與受拉構(gòu)件6相接合的牽引槽輪14的外周向表面14.1被涂覆有壓電層30。在操作中，通過分別引導(dǎo)至配重4和引導(dǎo)至轎廂2的受拉構(gòu)件6的部段而施加的張力t1和t2將作為在包角α上的分布式接觸力而被傳遞通過壓電層30，受拉構(gòu)件6跨越整個包角α而接合所述牽引槽輪14。在本示例中，包角為180°，形成牽引槽輪14的上半圓形區(qū)段。牽引槽輪本身將自然地提供在相同包角α上的抵消和分布式法向力。施加到壓電層30上的相反接觸和法向力的相互作用將生成電能。

因此，在操作中，隨著壓電層30旋轉(zhuǎn)，其將在位于牽引槽輪14的下半圓形行進區(qū)段中時具有最小壓縮。然而，當(dāng)受拉構(gòu)件與牽引槽輪14相接合時，施加在壓電層30上的壓縮逐漸地增加到牽引槽輪14的上行進區(qū)域中的最大壓縮。之后，當(dāng)受拉構(gòu)件6脫離牽引槽輪14時，施加于壓電層30上的壓縮逐漸地再次減小至最小壓縮。

牽引槽輪14的額定速度將根據(jù)具體應(yīng)用而廣泛地不同。要考慮的典型因素包括槽輪直徑、包角α、額定負(fù)荷、行進高度、繞繩比和受拉構(gòu)件類型。因此，牽引槽輪14可以具有從每分鐘數(shù)十到數(shù)百轉(zhuǎn)(rpm)范圍的額定速度。

首先，已知牽引繩輪14的相對較高的旋轉(zhuǎn)速度和其次，在牽引槽輪14每次旋轉(zhuǎn)期間施加到壓電層30上的顯著壓縮力差，則當(dāng)電梯1操作時，能由壓電層30生成顯著并且可靠的電能供應(yīng)。

圖4是圖2的支承支架20的示例性實施例的截面圖并且描繪了用于在電梯1內(nèi)生成電能的額外或替代實施例。在此示例中，壓電層30被設(shè)置于軸16的外周向表面上，軸16由安裝于支承支架20中的軸承18而可旋轉(zhuǎn)地支承。由受拉構(gòu)件6賦予牽引槽輪14的豎直張力t1和t2最終通過軸16傳遞到支承于支架20上的軸16的部分并且表現(xiàn)為向下接觸力f。支架20中每一個將通過軸承18而施加抵消法向力。施加于壓電層30上的相反接觸和法向力的相互作用將生成電能。

在電梯的操作期間，壓電層30將在位于旋轉(zhuǎn)的上半圓形區(qū)段中時具有最小壓縮。然而，當(dāng)壓電層30行進經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的下半圓形區(qū)段時，其壓縮將逐漸地增加到最大壓縮并且再次逐漸地減小到最小壓縮。

如同圖3的牽引槽輪14，安裝于軸16上的壓電層30將在旋轉(zhuǎn)期間經(jīng)歷相對高的旋轉(zhuǎn)速度和顯著壓縮力差。由此，當(dāng)電梯1操作時，能生成顯著并且可靠的電能供應(yīng)。

圖5是圖2和圖3的牽引槽輪的示例性實施例的透視圖并且提供了可以如何采集/收獲由壓電層30生成的電能的示例。壓電層30的(多個)陽極32和(多個)陰極34分別由絕緣線36連接到第一導(dǎo)電環(huán)38和第二導(dǎo)電環(huán)38。所述環(huán)38安裝于軸16上但是與軸16絕緣。安裝到固定框架(未圖示)上的碳刷40由壓縮彈簧42偏壓成與導(dǎo)電環(huán)38的暴露表面相接合。電力從導(dǎo)電環(huán)30抽汲，通過碳刷40，通過連接到刷40的電纜44并且被供應(yīng)到電力儲存單元psu，如圖2所示。將認(rèn)識到，相同的技術(shù)可以用于傳遞在圖4的布置中所生成的能量。

沿著電纜44供應(yīng)的直流電壓被用作通往電力儲存單元psu的輸入dcin，如圖6所示。在電力儲存單元psu內(nèi)，來自輸入端dcin的電能可以通過直流至直流轉(zhuǎn)換器46而被饋送并且最終儲存于能量儲備器組48中，在此情形下，能量儲備器組48包括多個可再充電的電池。自然地，其它形式的直流電能儲存裝置諸如電容器、燃料電池等是同樣可行的。

在直流能量儲備器組48中采集/收獲的電力可以被直接饋送給第一直流輸出dcout1并且進一步供應(yīng)給利用與能量儲備器組48相同電壓額定值而操作的電負(fù)載。替代地，來自能量儲備器組48的電壓能被降壓、升壓或者由另一直流至直流轉(zhuǎn)換器46以其它方式變壓以經(jīng)由直流輸出dcout2來供應(yīng)具有不同電壓額定值的電負(fù)載。而且，直流至交流逆變器52可以被用來將來自能量儲備器組48的直流電逆變?yōu)榻涣麟?，交流電?jīng)由交流輸出acout供應(yīng)給外部電負(fù)載。

盡管上文的描述涉及從牽引槽輪14和其相關(guān)聯(lián)的軸16生成電能，將意識到相同的原理可以運用于在電梯設(shè)施1內(nèi)與受拉構(gòu)件6相接合而是用的任何滑輪。

例如，圖7是圖1的下懸式的、轎廂安裝滑輪8之一的示例性實施例的截面圖。如同來自前一實施例的牽引槽輪14，與受拉構(gòu)件6相接合的偏轉(zhuǎn)滑輪8的外周向表面8.1被涂覆壓電層30。然而，與先前的實施例不同，滑輪8并不固定軸上以用于同時旋轉(zhuǎn)而是替代地經(jīng)由軸承18可旋轉(zhuǎn)地安裝于非旋轉(zhuǎn)輪軸54上，非旋轉(zhuǎn)輪軸54繼而被安裝到電梯轎廂2上。另一壓電層30被施加到偏轉(zhuǎn)滑輪8的內(nèi)周向表面8.2上。

當(dāng)偏轉(zhuǎn)滑輪8與受拉構(gòu)件6在包角α上接合時賦予所述偏轉(zhuǎn)滑輪8的分布式接觸力和由非旋轉(zhuǎn)輪軸54通過軸承18所施加的抵消法向力將顯著地壓縮兩個壓電層30并且由此生成電能。

盡管以90°的包角顯著地小于先前的示例中的情況并且由受拉構(gòu)件6施加于滑輪8上的力也較小，偏轉(zhuǎn)滑輪8通常具有小很多的直徑，并且因此其旋轉(zhuǎn)速度顯著地大于牽引槽輪14的旋轉(zhuǎn)速度。因此，當(dāng)電梯1操作時，仍能由壓電層30生成顯著并且可靠的電能供應(yīng)。

優(yōu)選地，使用如關(guān)于圖5所描述的相同原理，由壓電層30生成的電力被傳遞到導(dǎo)電環(huán)(這時導(dǎo)電環(huán)設(shè)置于滑輪8的側(cè)面上)，通過碳刷并且傳遞到電力儲存單元psu，電力儲存單元psu安裝到電梯轎廂2上。因此，在電力儲存單元psu內(nèi)采集/收獲的電力可以被供應(yīng)給轎廂2內(nèi)的電負(fù)載諸如燈光、通風(fēng)、操作面板等。

圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的受拉構(gòu)件6與滑輪的接合的軸向截面圖。滑輪的形式可以適用于根據(jù)圖1至圖5的牽引槽輪14或者根據(jù)圖1和圖7的偏轉(zhuǎn)滑輪8。受拉構(gòu)件6呈肋條帶的形式并且滑輪14或8的外周向表面具有相對應(yīng)凹槽。壓電層30被設(shè)置于滑輪14或8的凹槽與所述受拉構(gòu)件6之間。壓電層30的陽極32和陰極34延伸到層30的一側(cè)并且可以隨后如參考圖5所概述那樣而被電連接。

雖然已經(jīng)示出和描述了所公開的技術(shù)的原理，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然所公開的實施例能在布置和細(xì)節(jié)方面做出修改而不偏離這些原理。鑒于所公開的技術(shù)的原理可以應(yīng)用的許多可能實施例，應(yīng)認(rèn)識到圖示實施例只是這些技術(shù)的示例并且不應(yīng)被理解為限制本發(fā)明的范圍。而是本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求和其等效物限定。