CN112311099A - 用于无随行电缆电梯的供电系统及多轿厢电梯系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于无随行电缆电梯的供电系统及多轿厢电梯系统，包括电源、电池组和供电单元，所述供电单元和电梯的动力系统电连接，所述电源和电池组电连接，所述供电单元设有供电件，以及与供电件电连接的取电组件，所述供电件位于电梯轿厢运行的通道中，所述取电组件位于轿厢上；上行时，轿厢通过供电单元取电；下行或刹车时，轿厢通过供电单元对电池组充电，所述电梯不包括曳引部。本发明的用于无随行电缆电梯的供电系统及多轿厢电梯系统，能够增强电梯运行过程中的安全性，可实现轿厢的高速运行，满足高层电梯的速度要求。

Description

用于无随行电缆电梯的供电系统及多轿厢电梯系统

技术领域

本发明涉及电梯技术领域，尤其涉及一种用于无随行电缆电梯的供电系统及多轿厢电梯 系统。

背景技术

自1854年电梯发明以来，电梯轿厢一直采用钢丝绳轮曳引驱动的方式运行，这种驱动方 式使得在单个井道内通常仅能运行一个轿厢，单轿厢运行模式的电梯在低层建筑、客流量小 的楼层尚且能满足使用需求。随着现代城市的快速发展，大人口密度的高层建筑、超高层建 筑拔地而起，单轿厢运行模式的电梯其候梯时间长、运送效率低的缺点被不断放大，这种传 统的单轿厢电梯运行模式已难以适应现代城市建筑快速发展的需求。

钢丝绳曳引驱动的方式运行，通过在大楼顶层设置机房、曳引电机及减速装置，带动钢 丝绳以拉动轿厢及配重在井道内的轨道上运行。钢丝绳曳引驱动电梯的制动则是采用曳引机 制动与安全钳机械制动相配合的方式，曳引机制动通过电路控制实现，当电梯运行超速时切 断供电电路使得曳引机停转。当曳引机制动失灵时，此时电梯下行，限速器将卡住钢丝绳， 迫使安全钳动作，将电梯强制停在导轨上。曳引式电梯通过随行电缆进行供电。

随着工程技术水平的不断发展，出现了多轿厢电梯，多轿厢电梯解决了传统电梯运送效 率低、等待时间过长的问题。但是因为井道内同时运行多台电梯，不能使用与曳引式电梯相 同的随行电缆对每台轿厢进行供电，否则电缆之间随着轿厢的上行和下行会发生干涉。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种用于 无随行电缆电梯的供电系统及多轿厢电梯系统，能够增强电梯运行过程中的安全性，可实现 轿厢的高速运行，满足高层电梯的速度要求。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于无随行电缆电梯的供电系统，包括电源、电池组和供电单元，所述供电单元和 电梯的动力系统电连接，所述电源和电池组电连接，所述供电单元设有供电件，以及与供电 件电连接的取电组件，所述供电件位于电梯轿厢运行的通道中，所述取电组件位于轿厢上； 上行时，轿厢通过供电单元取电；下行或刹车时，轿厢通过供电单元对电池组充电，所述电 梯不包括曳引部。

作为上述技术方案的进一步改进为：

上述技术方案中，所述供电件沿轿厢移动的方向设置。

上述技术方案中，所述电梯的轿厢设有运行轨道，所述轿厢沿运行轨道运行，所述供电 件与运行轨道连接。

上述技术方案中，所述供电件采用供电轨道，所述取电组件设有取电轮，所述取电轮压 紧于供电轨道。

上述技术方案中，所述取电轮包括外圈、内圈和滚动体，所述外圈的直径大于内圈，所 述滚动体滚动设于外圈和内圈之间，所述外圈压紧于供电轨道上，所述内圈通过滚动体与外 圈非同步运动。

上述技术方案中，所述内圈通过一电线与动力系统电连接。

上述技术方案中，所述滚动体设有至少2个。

上述技术方案中，所述滚动体采用滚珠或者滚柱体。

上述技术方案中，所述取电组件还设有取电刷和电刷轮，所述电刷轮与取电轮接触，并 且电刷轮的中轴线垂直于取电轮的中轴线，所述取电刷与电刷轮接触，所述取电刷相对电刷 轮静止。

上述技术方案中，所述取电轮的线速度与电刷轮的线速度比为a，所述取电轮的直径与 电刷轮的直径比为b，a＝b。

上述技术方案中，所述取电轮是由导电效率高材料金属制成。

上述技术方案中，所述取电轮最少设有两个，且分别位于供电轨道的两边成对布设，两 个相对的取电轮压紧于供电轨道。

上述技术方案中，所述动力系统包括驱动轮、转轴和液压缸，所述驱动轮和转轴最少设 有两个，分别位于运行轨道的两边成对布设，所述液压缸通过伸缩杆连接于运行轨道两边的 转轴之间，每个所述驱动轮安装于一个转轴上，所述驱动轮通过液压缸贴设于运行轨道。

上述技术方案中，所述驱动轮与运行轨道接触部位由橡胶制成。

上述技术方案中，所述驱动轮与运行轨道间的摩擦系数应大于0.6。

上述技术方案中，所述电梯还设有制动单元，所述制动单元设有刹车片。

上述技术方案中，所述制动单元设有限位件。

本发明还提出一种多轿厢电梯系统，所述系统包括上述的供电系统，还包括切换机构， 所述系统无随行电缆，所述电梯系统设有两个以上的轿厢，所述运行轨道设有两个以上，所 述轿厢在上行或下行过程中，遇到阻碍则通过切换机构切换至不同的运行轨道运行。

上述技术方案中，所述电梯系统设有电池组，所述电池组安装于电梯系统的控制柜上， 所述电池组设置在楼层的低层。

上述技术方案中，所述电池组与供电件连接。

上述技术方案中，所述电梯的轿厢设有运行轨道，所述供电件与运行轨道平行设置。

本发明的用于无随行电缆电梯的供电系统及多轿厢电梯系统，和现有技术相比具有以下 优点：

(1)本发明的用于无随行电缆电梯的供电系统及多轿厢电梯系统，轿厢在上行时通过供 电件取电，下行和刹车时对供电单元反向供电；电源直接给供电件供电，功率空闲时供电件 给电池组充电；电池组在轿厢用电超过电源功率时，给供电件补充电力；本发明的供电系统 有利于节约用电，并且能够降低系统对外接的电源和电池组的功率需求。

(2)本发明提供的用于无随行电缆电梯的供电系统及多轿厢电梯系统，把轿厢、电池组 和电源与供电单元连接，形成一个整体的供输电力系统。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明实施例1的结构示意图。

图3是本发明实施例2的结构示意图。

图4是本发明实施时的结构示意图。

图5是本发明实施例3的结构示意图。

图6是本发明供电系统框图示意图。

图7是本发明供电系统电路连接示意图.

图中标号说明：

1、运行轨道；2、轿厢；3、供电单元；31、供电轨道；32、取电轮；321、外圈；322、 内圈；323、滚动体；324、电线；33、取电刷；34、电刷轮；4、动力系统；41、驱动轮；42、 转轴；43、压力杆；44、液压缸；5、制动单元；51、刹车片；52、连杆；53、限位件；54、 刹车轨道；55、限位轨道；6、切换机构；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具 体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1

图1和图2示出了本发明用于无随行电缆电梯供电系统的第一种实施方式，供电系统包 括电源、电池组和供电单元3，所述供电单元3和电梯的动力系统4电连接，所述电源和电 池组电连接，所述供电单元3设有供电件，以及与供电件电连接的取电组件，所述供电件位 于电梯轿厢运行的通道中，所述取电组件位于轿厢2上；上行时，轿厢2通过供电单元3取电；下行或刹车时，轿厢2通过供电单元3对电池组充电，所述电梯不包括曳引部，不包含 现有技术中的随行电缆。

本实施例中，电梯系统还包括轿厢2、运行轨道1及制动单元5，单个轿厢2在运行轨道 1上行或者下行，所述动力系统4驱动轿厢2上行或下行；所述制动单元5靠近于运行轨道1， 所述轿厢2减速时，制动单元5夹紧运行轨道1。本实施例中，所述运行轨道1有且仅设有一个轨道。

本实施例中，供电件为供电轨道，所述供电轨道设于轿厢2运行的井道内，供电轨道与 运行轨道1连接。电梯系统还设有限位轨道55和刹车轨道54，在本实施例中，供电轨道、 刹车轨道54、运行轨道1依次排列，紧贴着连接，3个轨道的运行面可以在一个水平面；也 可以不全在同一水平面，采用凹凸交替的方式设置。限位轨道55固定于运行轨道1的端部， 限位轨道55的中心线垂直于运行轨道1的中心线，轨道采用现有技术中常用的轨道结构，即 轨道为“工”字型。

本实施例中，取电组件设有取电轮32，所述取电轮32压紧于供电轨道。所述取电轮32 包括外圈321、内圈322和滚动体323，均采用导电效率高材料制作。所述外圈321的直径大 于内圈322，所述滚动体323滚动设于外圈321和内圈322之间，所述外圈321压紧于供电轨道31上，所述内圈322通过滚动体323不与取电轮外圈321同步运动。取电轮32的结构 类似于轴承。所述内圈322通过一电线324与动力系统4电连接。

本实施例中，所述取电轮32设有四个，分别位于供电轨道31的两端且成对布设，两个 相对的取电轮32压紧于供电轨道31。所述滚动体323设有5个。所述滚动体323为滚珠或者滚柱。所述取电轮32的外圈321是由导电效率高的金属材料制成，外圈321滚动于供电轨道31，电力通过供电轨道31传输到取电轮32的外圈321，将供电轨道31的电通过滚珠导入内圈322，内圈322固定不运动。内圈322将电通过电线324传入动力系统4，完成无刷取电 的过程。本方法能够大副度提高移动供电的能力和稳定性。

本实施例中，动力系统4设于轿厢2的后侧面，与轿厢门相对的面。所述动力系统4设 有驱动件和驱动轮41，所述驱动轮41和转轴42分别设有四个，分别位于运行轨道1的两端 成对布设。驱动轮41由驱动件带动转动于运行轨道1上。驱动轮41与运行轨道1接触部位由橡胶制成。驱动轮41与运行轨道1间的摩擦系数应大于0.6。转轴42带着驱动轮41和取 电轮32一同转动。

轿厢2在井道内上下行。驱动件设有施压组件，驱动轮41安装于轿厢2，驱动轮41通过施压组件贴紧于运行轨道1。

本实施例中，运行轨道1为钢铁制作，驱动轮41设有两组，驱动轮41采用实心橡胶制 成，本实施例中采用橡胶轮胎，驱动件为电机。每个轮胎通过一个转轴42连接电机，动力系 统4还设有减速器，电机、减速器通过螺栓固定在轿厢2上。电机通过减速器带动位于运行 轨道1同一侧的两个转轴42转动，从而带动轮胎转动，同一侧的两个转轴42位于轴线上，井道的运行轨道1固定在墙壁上。

本实施例中，施压组件设有两组，两个位于同一高度的驱动轮41设置一个施压组件，施 压组件为液压组件，施压组件包括一个推力件和两个压力件，推力件采用液压泵，压力件由 液压缸44与压力杆43构成，压力杆43与转轴42连接，压力杆43与转轴42之间设有万向 节，使得减速器和电机能够在固定的情况下，转轴42的转动不影响压力杆43，施压组件可 以对轮胎施加压力，使轮胎能够有足够的摩擦力在运行轨道1上进行运动而带动轿厢2的上 行或下行。液压泵两端的液压缸44与转速相反的两个转轴42连接。液压泵带动液压缸44和 压力杆43伸长或者缩短，通过压力杆43的伸长或者缩短，以给予转轴42增加压力或者缩小 压力，从而给与位于轨道两侧的两个驱动轮41压力压紧于运行轨道1，保证了轿厢2的安全 运行。

本实施例中，实心轮胎由聚氨酯微孔弹性体制成。合成微孔弹性体的原材料包括多元醇、 二异氰酸酯、扩链剂、催化剂、发泡剂、均泡剂及其他添加剂。其他添加剂包括了阻燃剂、 抗氧化剂和着色剂等。聚氨酯微孔弹性体的实心轮胎有非增强型和增强型两种，前者为轻载 型，后者为重载型。本实施例中实心轮胎采用重载型，由弹性体、增强材料和钢丝圈构成。 轮胎外表面与运行轨道1的累计贴合宽度至少为145mm。轮胎表面设有防滑花纹。

本实施例中，在轮胎内侧面设置有轮缘，轮缘与运行轨道1贴合，对轮胎在运行轨道1 上的运动起导向作用，同时限制轿厢2的横向位移。

橡胶与钢铁的干摩擦条件的摩擦系数如下：

静摩擦系数为0.6～0.9。

通常情况下，载人轿厢的重量约为2t，轿厢的最高加速度为1m/s²。现有电梯运行系统 的设计中，井道的宽度是2m*2m，运行轨道1的宽度为200mm，同一井道内相邻运行轨道1的间距最少为860mm，相邻井道的运行轨道1间距至少为1940mm，因此轮胎的宽度要小 于运行轨道1的宽度，为了保证摩擦力，根据结构强度要满足安全性能要求，轮胎外表面与 运行轨道1的累计贴合宽度至少为145mm，轮胎直径为300mm。则墙壁对轮胎的摩擦力(理 论上即运行轨道1与轮胎的摩擦力)为

F＝G+ma

其中

G＝20000N

m＝2000kg

a＝1m/s²

所以F＝22000N

摩擦力需要大于轿厢重力及惯性力，以摩擦系数0.8为例进行计算，可以得出压力组件 在保证安全的情况下至少需要对轮胎施加的压力，为:

F_压＝22000÷0.8＝27500N

则每个轮胎受到6875N的压力。目前现有技术中市面上出售的液压件完全能满足此压力 要求。

动力系统4的结构与本申请人专利2019101726579、PCT/CN2020/078116相似，此处不 做重复的描述。

本实施例中，电梯还设有制动单元5，刹车单元位于驱动轮41和取电轮32之间，制动 单元5包括刹车片51和限位件53，刹车片51设有四个，每个刹车片51通过连杆52安装在一个转轴42上。4个刹车片51分别设置于运行轨道1两侧，成对布设。轿厢2正常运行时， 刹车片51与连杆52同转轴42可以相对转动，且刹车片51不会接触到刹车轨道54；刹车时， 液压泵启动以减小两个转轴42之间的距离，使刹车片51接触刹车轨道54，刹车片51产生 的摩擦制动使轿厢制停，并且能增加轿厢与轨道之间的摩擦力，防止轿厢2坠落。刹车片51 可以为块状或者为的轮子。刹车轨道54与刹车片51之间摩擦力远远大于驱动轮41与运行轨 道1的摩擦力。

本实施例中，所述制动单元5还设有限位件53，限位件53设有2个。2个限位件53上各设有一对限位轮，一对限位轮分别位于限位轨道55的两侧，用于限制驱动轮41轴向方向的移动，能更好地保证轿厢2始终处于同一轴向位置，减少位移偏差。限位件53还设有安装杆，每个安装杆与一个限位轮连接，安装杆一段安装限位轮，另一端与转轴42连接，安装杆与转轴42之间设有万向节，安装杆安装在转轴42上，但是不与转轴42转动，使限位轮始终位于限位轨道55的两侧，并且不与限位轨道55接触。

实施例2

图3和图4示出了本发明用于无随行电缆电梯供电系统的第2种实施方式，本实施例与 实施例1的区别在于供电单元3的结构不同，具体为：供电单元3包括取电轮32、取电刷33 和电刷轮34，所述电刷轮34与取电轮32接触，并且电刷轮34的中轴线垂直于取电轮32的中轴线，所述取电刷33与电刷轮34接触，所述取电刷33相对电刷轮34静止。

本实施例中，电刷轮34附在取电轮32上，跟随取电轮32旋转，因大小不一致，所述取 电轮32的线速度与电刷轮34的线速度比为a，所述取电轮32的直径与电刷轮34的直径比为b，a＝b。通过本发明的运行机构，能将电刷轮34的线速度大幅度降低。首先是从供电轨道31通电传输到取电轮32，取电轮32与电刷轮34相连，所以再将电导入电刷轮34中，通 过取电刷33将电导入电线324，最后再传到轿厢2电源管理处。

实施例3

图5至图7示出了本发明多轿厢电梯系统的第三种实施方式，电梯系统设有至少两个井 道以及至少两个轿厢2，电梯系统还包括供电系统和切换机构6，供电系统采用实施例1或2 的供电系统。电梯系统无随行电缆，所述轿厢2在上行或下行过程中，遇到阻碍则通过切换 机构6切换至不同的井道运行。

本实施例中，轿厢2包括箱体和台架，箱体安装于台架内，供电系统和动力系统4安装 于台架上，箱体用于装载乘客。箱体通过转盘安装于台架上，即箱体可相对于台架转动，转 盘可以采用现有技术中能使两个较重的设备独立转动的转盘、转轴42等结构。在切换井道时， 台架运行在切换轨道上会造成台架的倾斜，但是箱体可以保持直立的状态，以保证箱体内人 的舒适感。电梯系统的切换机构6设有切换轨道，在本申请人申请号2018115767300、 2018115767391、2018115767387等专利中有公开详细的结构，在此不做重复的说明。

本实施例中，电池组与供电件电连接，电池组安装于电梯系统的控制柜上，所述电池组 设置在楼层的低层。

本实施例中，每个运行轨道1和切换轨道都设有供电单元3，切换轨道的供电单元3和 运行轨道1供电单元3的结构一样。

本实施例中，供电系统的电源为外接电源，外接电源为商业电，可以采用双线备份，以 保证系统电源安全。轿厢2在上行时通过取电轮32和供电轨道31取电，给动力系统4供电， 驱动轿厢2上行；下行时，利用轿厢2势能和动能来发电，通过取电轮32和供电轨道31反 向供电给轿厢2的动力系统4。轿厢2在刹车时通过发电电机发电，反向给供电系统供电。发电电机可以采用现有技术中常用的电机，电机安装在控制柜处。轿厢2上行时，外接电源直接给供电轨道31供电，功率空闲时供电轨道31给电池组充电。当轿厢2用电超过外接电源所提供的功率时，电池组供电给供电轨道31，用以补充轿厢2的电力。即有利于节约用电，也降低系统对外接电源和电池组的功率需求。

本实施例中，供电系统由于可以通过供电单元3的反向供电和电池组供电，外接电源功 率可只需大于电梯轿厢电机总功率的40％即可(这个百分比需要补充事例说明)。如果某一楼 层电梯设有10个轿厢，每个轿厢2正常运行时功率为50KW，全部轿厢2最大功率为500KW， 那么外接电源所需功率为200KW，电池组功率为150KW，即可保证电力供应。

本实施例中，电池组是平滑系统，在用电尖峰和能量回收时使用，其供电功率约大于轿 厢2电机总功率的百分之三十，为保持电池组寿命，按0.5C放电计算。

本实施例中，轿厢2通过电刷与供电轨道31连接。电池组和外接电源与供电轨道31直 接连接。把轿厢2动力系统4、电池组和外接电源与供电轨道31直接连接，把轿厢2和外接电源连接为一个整体的供输电力系统。

本实施例中，电梯系统还设有电源管理系统，所述电源管理系统管理轿厢2的取电和发 电、系统电池组对供电轨道31的给电和外接电源对供电轨道31的给电。电源管理系统设有 处理模块和各类检测传感器。外接电源经由控制柜与主电缆连通，分支接入各轿厢2的供电 轨道31，每个轿厢2的供电单元3可以独立控制。同时轿厢2上设置备用电池，以应对紧急 突发状况。电源优先使用轿厢2在下行和刹车时所发的电，其次是外接电源，最后使用电池 组供电。电池组给控制柜提供电路，电池组的每个电池配设有电压和/或电流计类的测量设备， 以便检测电池组的充电状态信息。若一个电池的充电水平已经达到预定限制，处理模块可以 控制对另一个电池充电。电池的DC电流转化为AC电流，电流的转换可以采用逆变器。

每个轿厢2均设有重量传感器、速度传感器、电压传感器、电流传感器和加速度传感器， 在轿厢门关闭时检测轿厢2的负载，处理模块根据轿厢2负载重量和轿厢的重量，生成轿厢 总重量，来计算轿厢运行所需的能量以及驱动轮41所需的压紧力，用以发送指令给液压泵和 电机。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较 佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容， 依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明 技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于无随行电缆电梯的供电系统，其特征在于，包括电源、取电组件和供电单元，所述供电单元通过取电组件和电梯的动力系统电连接，所述电源和供电单元电连接，所述供电件位于电梯轿厢运行的通道中，所述取电组件位于轿厢上；所述电梯不包括曳引部。

2.根据权利要求1所述的用于无随行电缆电梯的供电系统，其特征在于，所述电梯的轿厢设有运行轨道，所述轿厢沿运行轨道运行，所述供电件沿轿厢移动的方向设置。

3.根据权利要求2所述的用于无随行电缆电梯的供电系统，其特征在于，所述供电件与运行轨道平行设置。

4.根据权利要求1所述的用于无随行电缆电梯的供电系统，其特征在于，所述电梯的轿厢设有运行轨道，所述轿厢沿运行轨道运行，所述供电件与运行轨道连接。

5.根据权利要求2或4所述的用于无随行电缆电梯的供电系统，其特征在于，所述供电件采用供电轨道，所述取电组件设有取电轮，所述取电轮压紧于供电轨道。

6.根据权利要求5所述的用于无随行电缆电梯的供电系统，其特征在于，所述取电轮包括外圈、内圈和滚动体，所述外圈的直径大于内圈，所述滚动体滚动设于外圈和内圈之间，所述外圈压紧于供电轨道上，所述内圈通过滚动体与外圈非同步运动。

7.根据权利要求6所述的用于无随行电缆电梯的供电系统，其特征在于，所述内圈通过一电线与动力系统电连接。

8.根据权利要求6所述的用于无随行电缆电梯的供电系统，其特征在于，所述滚动体设有至少2个。

9.根据权利要求8所述的用于无随行电缆电梯的供电系统，其特征在于，所述滚动体采用滚珠或者滚柱体。

10.一种多轿厢电梯系统，所述电梯系统设有至少两个井道以及至少两个轿厢，其特征在于，所述系统包括上述权利要求1-9任一项所述的供电系统，还包括切换机构，所述系统无随行电缆，所述电梯系统设有两个以上的轿厢，所述轿厢在上行或下行过程中，遇到阻碍则通过切换机构切换至不同的井道运行。

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