本實(shí)用新型涉及一種電梯，尤其是一種可在樓梯、舷梯和斜坡上運(yùn)行的非曳引式斜行電梯，屬于電梯領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

斜行電梯作為一種無障礙設(shè)施，主要使用在無垂直電梯大樓的樓道、車站、機(jī)場、船舶、地下通道等公共場所，用來運(yùn)輸人員或行李等貨物，給人們帶來了便利。

現(xiàn)有斜行電梯一般為曳引式，主要部件是曳引機(jī)和曳引鋼絲繩，其工作原理是通過鋼絲繩與曳引輪的摩擦力由曳引機(jī)驅(qū)動，使電梯運(yùn)行，達(dá)到運(yùn)輸人員或貨物的目的?，F(xiàn)有技術(shù)中，斜行電梯結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不僅生產(chǎn)成本高，而且安裝、維護(hù)不便，故障率高、能耗大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的主要目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，提供一種結(jié)構(gòu)巧妙、控制簡單、功耗小、安全系數(shù)高的斜行電梯，該電梯無需曳引機(jī)和曳引繩，安裝、維護(hù)簡便。

為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型一種非曳引式斜行電梯，包括：斜行軌道、支撐系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、稱重傳感器、踏板、導(dǎo)向器、斜行支墩。

所述斜行軌道含有定子面、側(cè)面導(dǎo)向軌面、滑行軌面；所述斜行軌道與所述斜行支墩固定。

所述支撐系統(tǒng)包括支撐架、支撐滑撬；所述支撐架由橫梁、縱梁、下支架組成；所述支撐滑撬與所述支撐架的橫梁固定；該支撐滑撬與所述斜行軌道的滑行軌面接觸。

所述驅(qū)動系統(tǒng)包括兩對相同的定子和動子，分列于所述斜行軌道的兩側(cè)下方；所述定子含有定子鐵心和定子繞組，所述定子繞組由A、B、C三相繞組組成；所述定子沿所述斜行軌道連續(xù)敷設(shè)，并與所述斜行軌道的定子面固定。

所述動子同軸位于所述定子下方，該動子與所述定子之間具有固定氣隙；所述動子含有動子鐵心和動子繞組，所述動子繞組為直流勵磁繞組，所述動子與所述支撐架的下支架固定。

所述控制系統(tǒng)包括第一變流器和第二變流器，所述第一變流器與所述定子繞組相連，所述第二變流器與所述動子繞組相連；所述第一變流器為電流跟蹤型逆變器，所述第二變流器為DC/DC斬波器。

所述稱重傳感器與所述支撐架的橫梁固定，它置于所述支撐架的橫梁和所述支撐滑撬之間。

所述踏板與所述支撐架的橫梁固定；在整個行駛過程中，所述踏板通過所述支撐系統(tǒng)沿所述斜行軌道滑行。

所述導(dǎo)向器固定在所述支撐架的縱梁之內(nèi)側(cè)，并與所述斜行軌道的導(dǎo)向軌面接觸，以確保電梯運(yùn)行方向正確；所述導(dǎo)向器為滑輪。

所述斜行支墩固定在樓梯、舷梯或斜坡上。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1)無需曳引機(jī)和鋼絲繩，結(jié)構(gòu)巧妙、控制簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、安全系數(shù)高，安裝、維護(hù)簡便。

2)雖然是固定接觸，但通過動態(tài)調(diào)節(jié)動子勵磁電流，使得在垂直于軌道方向上的合力始終為零，從而達(dá)到電梯在運(yùn)行中與軌道無摩擦的效果；同時由于定子、動子之間的氣隙小，使得電梯自重輕、成本低、有效載荷大、功耗大大降低。

3)在遇到緊急情況時，通過降低動子勵磁電流，使得電磁力變小，即可增加電梯與軌道之間的摩擦力，達(dá)到迅速而平穩(wěn)地制動的目的。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型非曳引式斜行電梯的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型非曳引式斜行電梯的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

圖3為本實(shí)用新型非曳引式斜行電梯的力學(xué)分析示意圖。

圖4為本實(shí)用新型非曳引式斜行電梯的定動子之間的力學(xué)分析示意圖。

圖5為控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖中標(biāo)號：1-斜行軌道，11-斜行軌道的定子面，12-斜行軌道的導(dǎo)向軌面，13-斜行軌道的滑行軌面；2-定子，20-定子鐵心，21-定子繞組，22-速度、加速度曲線預(yù)設(shè)模塊，23-牽引力給定值計算模塊，24-定子繞組電流給定值計算模塊，25-第一變流器；3-動子，30-動子鐵心，31-動子勵磁繞組，32-PI調(diào)節(jié)器，33-動子繞組初始勵磁電流給定值計算模塊，34-第二變流器；4-支撐架，41-支撐架橫梁，42-支撐架縱梁，43-支撐架下支架；5-稱重傳感器；6-支撐滑撬；7-踏板，71-踏板承重面；8-導(dǎo)向器；9-斜行支墩。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如附圖1所示，本實(shí)用新型非曳引式斜行電梯包括：斜行軌道1、支撐系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、稱重傳感器5、踏板7、導(dǎo)向器8、斜行支墩9。

本實(shí)用新型非曳引式斜行電梯的線路軌道包括斜行軌道1、斜行支墩9，其作用是引導(dǎo)電梯前進(jìn)方向，同時承受電梯載荷并將之傳至支墩9。斜行軌道1含有定子面11(用于固定定子2)、側(cè)面導(dǎo)向軌面12(與導(dǎo)向器8接觸以控制電梯運(yùn)行方向)、滑行軌面13(用于支承踏板7上的人或貨物)及其固定輔件，斜行軌道1安裝固定在支墩9的上方。

斜行電梯的驅(qū)動系統(tǒng)包括兩對相同的定子2和動子3，每對定子2和動子3同軸相對，兩者之間具有固定氣隙δ(如圖4所示)，且動子3位于定子2的下方。定子2為長定子，沿整個線路敷設(shè)在斜行軌道1的兩側(cè)下方，與動子3構(gòu)成長定子直線同步電機(jī)，既用于牽引也用于制動。其工作原理是：定子三相繞組21輸入三相交流電后產(chǎn)生直線移動磁場，電磁推力將電梯吸引推動向前。

斜行電梯的支撐系統(tǒng)包括支撐架4、支撐滑撬6；支撐架4由一個橫梁41、兩個縱梁42、兩個下支架43組成；在支撐架橫梁41左右兩邊的下方各固定安裝有一個稱重傳感器5和一個支撐滑撬6。

支撐滑撬6與斜行軌道1的滑行軌面13接觸，且在整個運(yùn)行過程中，均保持接觸，在特殊情況下，支撐滑撬6利用其與軌道的摩擦力進(jìn)行緊急制動，承受電梯載荷并將之傳至斜行支墩9。

稱重傳感器5置于支撐架橫梁41和支撐滑撬6之間，控制系統(tǒng)根據(jù)稱重傳感器5測得的電梯載荷垂直于斜行軌道上的分量mgcosθ，實(shí)時調(diào)節(jié)動子繞組的勵磁電流，使得勵磁電流產(chǎn)生的電磁吸力f＝mgcosθ，即電磁力抵消了電梯載荷重力，則電梯施加在線路軌道滑行軌面13上的作用力等于零，從而電梯與線路軌道之間的摩擦力也為零，達(dá)到無摩擦效果。

兩個動子3分別固定在支撐架4的左右兩個下支架43上。每個動子3由動子鐵心30和動子繞組31構(gòu)成，動子繞組31為直流勵磁繞組。

斜行電梯的踏板7固定在支撐架橫梁41的上方。如圖2、圖3所示，踏板7為直角三角體，與斜行軌道1同寬，它的一個銳角與樓梯或斜坡的坡度角θ相同，確保其承重面71與地面平行。在整個運(yùn)行過程中，踏板7及其承載物通過支撐系統(tǒng)與線路軌道接觸，且沿斜行軌道1滑行。

兩個導(dǎo)向器8對稱地固定在支撐架4的左右兩個縱梁42之內(nèi)側(cè)，并與斜行軌道的導(dǎo)向軌面12接觸，以確保電梯運(yùn)行方向正確；導(dǎo)向器8為滑輪。

斜行支墩9固定在樓梯、舷梯或斜坡上。

圖3為本實(shí)用新型非曳引式斜行電梯的力學(xué)分析示意圖，圖中電梯載荷mg分為兩個分量：垂直于斜行軌道1的分量f_y＝mgcosθ和平行于斜行軌道1的分量f_x＝mgsinθ(其中θ為樓梯、舷梯或斜坡的坡度角)，f為動子3通電以后產(chǎn)生的與f_y方向相反的電磁力，F(xiàn)_x為電梯牽引力，F(xiàn)_y為電梯垂直作用于斜行軌道1方向上的合力。

則電梯在平行于斜行軌道1方向上的運(yùn)動方程為：

F_x-f_x-f_m＝ma (1)

式中，f_m為摩擦力，且有f_m＝k₁F_y，k₁為摩擦系數(shù)。

而電梯垂直作用于斜行軌道1方向上的合力F_y為：

F_y＝f_y-f＝mgcosθ-f (2)

圖4為本實(shí)用新型斜行電梯的定動子之間的力學(xué)分析示意圖，圖中δ為定子2與動子3之間的氣隙，f為動子3通電以后產(chǎn)生的與f_y方向相反的電磁力，且有：

式中，μ₀為真空磁導(dǎo)率，N為動子繞組31的匝數(shù)，S為動子鐵心30的磁極表面有效面積，i_f為動子繞組31的勵磁電流。

由式(3)可知，通過調(diào)節(jié)動子繞組31的勵磁電流i_f，就可以改變電磁力f的大小，從而根據(jù)式(2)，就可以控制合力F_y的大小，當(dāng)使f＝f_y＝mgcosθ時，F(xiàn)_y＝0，即稱重傳感器5的輸出為0，此時由f_m＝k₁F_y可知，摩擦力f_m也為0，因而由式(1)可得此時電梯在平行于斜行軌道 1方向上的運(yùn)動方程為：

F_x-mgsinθ＝ma (4)

如圖5所示，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型斜行電梯的控制系統(tǒng)由速度、加速度曲線預(yù)設(shè)模塊22，牽引力計算模塊23，定子繞組給定電流計算模塊24，第一變流器25和PI調(diào)節(jié)器32，動子繞組勵磁電流計算模塊33，第二變流器34以及稱重傳感器5構(gòu)成。

牽引力計算模塊23的輸入端分別連接速度、加速度曲線預(yù)設(shè)模塊22的輸出端和稱重傳感器5的輸出，牽引力計算模塊23的輸出端連接定子繞組給定電流計算模塊24，定子繞組給定電流計算模塊24的輸出端連接第一變流器25，第一變流器25的輸出端連接定子繞組21。

動子繞組勵磁電流計算模塊33的輸入端連接PI調(diào)節(jié)器32的輸出端，動子繞組勵磁電流計算模塊33的輸出端連接第二變流器34，第二變流器34的輸出端連接動子繞組31。

當(dāng)電梯乘客站到或貨物放到踏板7上后，在電梯運(yùn)行前，此時稱重傳感器5測得的F_y為電梯載荷垂直于斜行軌道上的分量f_y＝mgcosθ(如圖3所示)，記為F_y(0)，令初始磁吸力給定值f₀^*＝F_y(0)，將f₀^*輸入至動子繞組初始勵磁電流計算模塊33得到動子繞組初始勵磁電流給定值i_f0^*，將此動子繞組勵磁電流給定值i_f0^*經(jīng)第二變流器34得到動子繞組初始勵磁電流i_f0，從而使得踏板7與斜行軌道1之間的摩擦力f_m為0。此時電梯處于運(yùn)行準(zhǔn)備好狀態(tài)。

與此同時，將此F_y(0)輸入至牽引力計算模塊23得到牽引力F_x^*給定值，將此牽引力F_x^*給定值輸至定子繞組給定電流計算模塊24，得到定子繞組電流直軸分量、交軸分量的給定值i_d^*、i_q^*，將此定子繞組電流給定值i_d^*、i_q^*輸至第一變流器25。

電梯啟動運(yùn)行后，將電梯垂直作用于斜行軌道1方向上的合力給定值F_y^*與稱重傳感器5實(shí)時檢測到的實(shí)際合力F_y之差經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器32得到動子繞組勵磁電流給定值i_f^*，將此動子繞組勵磁電流給定值i_f^*輸至第二變流器34。

上述控制系統(tǒng)通過合力給定值與實(shí)際檢測到的合力值之差經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出的動子繞組勵磁電流給定值來控制動子繞組勵磁電流，實(shí)現(xiàn)了電梯垂直作用于斜行軌道1方向上的合力的閉環(huán)控制；再通過給定速度、加速度曲線，和實(shí)際測得的載荷，得到牽引力的給定值，以此控制定子繞組輸入電流，最終實(shí)現(xiàn)了電梯速度、加速度的閉環(huán)控制。