直線電梯磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型提供一種直線電梯磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)平臺(tái)，屬于電梯技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，超高層建筑逐漸增多，由于超高層建筑要求乘客運(yùn)送的有效性和高速性，若采用傳統(tǒng)導(dǎo)向方式，水平振動(dòng)問題非常嚴(yán)重，同時(shí)傳統(tǒng)導(dǎo)軌要求潤(rùn)滑油和定期保養(yǎng)。然而未來電梯發(fā)展具有綠色環(huán)保、節(jié)能、高速、安全及舒適等特點(diǎn)，因此，電梯磁懸浮導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
[0003]磁懸浮導(dǎo)向技術(shù)既可以達(dá)到電磁導(dǎo)向作用，又可以有效抑制電梯轎廂的抖動(dòng)，改善乘坐的舒適度。磁懸浮導(dǎo)向技術(shù)即可應(yīng)用在傳統(tǒng)有繩曳引電梯上，又可以應(yīng)用在未來無繩直線電梯上。無繩電梯采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，又稱為直線電梯，代表著未來電梯的發(fā)展方向。
[0004]直線電梯采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，若采用常規(guī)導(dǎo)向系統(tǒng)，將存在機(jī)械摩擦，降低驅(qū)動(dòng)效率，并且機(jī)械摩擦給直線電機(jī)帶來阻力和干擾，引起轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，增加直線電機(jī)控制器的復(fù)雜性，提高了成本。
[0005]直線電梯采用直線電機(jī)作為曳引機(jī)，需要導(dǎo)向系統(tǒng)。常規(guī)電梯導(dǎo)向系統(tǒng)均為直接接觸導(dǎo)軌對(duì)電梯轎廂進(jìn)行導(dǎo)向，因而導(dǎo)軌的形變和連接點(diǎn)會(huì)加重振動(dòng)和噪音，這些振動(dòng)和噪聲將通過滑輪或滑塊傳導(dǎo)到電梯轎廂，影響乘坐的舒適感。
[0006]電梯平層時(shí)乘客進(jìn)入與走出電梯轎廂，電梯運(yùn)行時(shí)乘客走動(dòng)、直線電機(jī)推力波動(dòng)等都會(huì)對(duì)電梯轎廂產(chǎn)生水平方向振動(dòng)，常規(guī)導(dǎo)向系統(tǒng)不具備主動(dòng)調(diào)整電梯姿態(tài)能力，因此這種振動(dòng)將直接影響電梯穩(wěn)定性和乘客乘坐舒適度，特別是在電梯高速運(yùn)行情況下這種振動(dòng)更明顯，消除這種振動(dòng)是十分必要的。
[0007]在當(dāng)前的直線電梯磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)的研宄中，轎廂姿態(tài)的檢測(cè)是由安置在轎廂頂角處的八個(gè)磁懸浮裝置所含的距離傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)，綜合計(jì)算得來。在考慮數(shù)據(jù)傳遞以及計(jì)算誤差等因素的影響下，所得電梯轎廂姿態(tài)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度會(huì)有一定的偏差，進(jìn)而影響直線電梯磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)的控制精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明目的
[0009]本實(shí)用新型提供一種直線電梯磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)平臺(tái)，其目的是為了消除導(dǎo)靴與導(dǎo)軌之間的摩擦，提高導(dǎo)向系統(tǒng)的控制精度。
[0010]技術(shù)方案
[0011]一種直線電梯磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)平臺(tái)，主要包括轎廂導(dǎo)軌和可以與轎廂導(dǎo)軌做相對(duì)移動(dòng)的電梯轎廂；電梯轎廂后側(cè)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電梯轎廂與轎廂導(dǎo)軌做相對(duì)移動(dòng)的直線電機(jī)；其特征在于:在電梯轎廂的兩側(cè)壁上還設(shè)置有使電梯轎廂在轎廂導(dǎo)軌上懸浮的磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)，磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)置在電梯轎廂的兩側(cè)壁上并朝向轎廂導(dǎo)軌，磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)為帶有永磁磁極的纏有通電線圈的磁體，在電梯轎廂底部中心設(shè)置有陀螺儀裝置。
[0012]在電梯轎廂兩側(cè)壁上并朝向轎廂導(dǎo)軌設(shè)置四個(gè)磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)。
[0013]在電梯轎廂底部設(shè)置有測(cè)量電梯轎廂懸浮位置的三維姿態(tài)傳感器陀螺儀裝置，用來檢測(cè)電梯轎廂沿A _7和4由方向的旋轉(zhuǎn)角度。
[0014]電梯轎廂所在的井道的底部安裝有轎廂緩沖器。
[0015]磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)包括具有U形槽的導(dǎo)靴，在導(dǎo)靴的U形槽底部與轎廂導(dǎo)軌對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有I軸電磁鐵，在導(dǎo)靴的U形槽兩個(gè)側(cè)壁上對(duì)應(yīng)轎廂導(dǎo)軌兩側(cè)的位置分別設(shè)置有第一X軸電磁鐵和第二 X軸電磁鐵。
[0016]在陀螺儀裝置殼體內(nèi)部放置有陀螺儀芯片，陀螺儀裝置通過殼體的外基準(zhǔn)面與電梯轎廂底部基準(zhǔn)面接觸。
[0017]優(yōu)點(diǎn)及效果
[0018]本實(shí)用新型是一種直線電梯磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)平臺(tái)，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果如下:
[0019](I)通過在直線電梯轎廂的左右兩側(cè)，增加四個(gè)磁懸浮導(dǎo)向裝置，消除了采用傳統(tǒng)導(dǎo)靴帶來的機(jī)械摩擦；削弱機(jī)械振動(dòng)，即轎廂水平振動(dòng)，增加乘客的舒適感；提高了電梯的速度提升空間。磁懸浮裝置具有靈活的剛度和阻尼調(diào)整能力；降低傳統(tǒng)導(dǎo)向裝置帶來的噪聲；降低維護(hù)成本，延長(zhǎng)使用壽命；磁懸浮無需潤(rùn)滑，因而不存在潤(rùn)滑劑對(duì)環(huán)境的污染。
[0020]在直線電梯轎廂的左右兩側(cè)，增加四個(gè)磁懸浮導(dǎo)向裝置，四點(diǎn)懸浮相對(duì)于已有的八點(diǎn)懸浮的優(yōu)勢(shì)在于:
[0021]A.控制回路耦合關(guān)系簡(jiǎn)單，解耦更容易。磁懸浮電梯的本身所要求的被控制參數(shù)往往較多，因此，必須設(shè)置多個(gè)控制回路進(jìn)行控制。由于控制回路的增加，往往會(huì)在它們之間造成相互影響的耦合作用，也即系統(tǒng)中每一個(gè)控制回路的輸入信號(hào)對(duì)所有回路的輸出都會(huì)有影響，而每一個(gè)回路的輸出又會(huì)受到所有輸入的作用。要想一個(gè)輸入只去控制一個(gè)輸出幾乎不可能，這就構(gòu)成了“耦合”系統(tǒng)。由于耦合關(guān)系，往往使系統(tǒng)難于控制、性能很差。八個(gè)磁懸浮裝置，需要八個(gè)回路進(jìn)行控制，他們之間存在的耦合關(guān)系要比四點(diǎn)懸浮要復(fù)雜的多，要想更好的控制，則必須進(jìn)行解親，八點(diǎn)懸浮之間的解耦相當(dāng)困難且復(fù)雜。
[0022]B.對(duì)磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)進(jìn)行同步控制更簡(jiǎn)單。構(gòu)成磁懸浮電梯都是大型移動(dòng)部件，并不總是形成對(duì)稱結(jié)構(gòu)與對(duì)稱受力，以及運(yùn)行中的各種不確定性擾動(dòng)，例如乘客上下電梯等。盡管電梯四角采用完全相同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，但最終還是不能保證電梯移動(dòng)的一致性。這種不一致性產(chǎn)生的機(jī)械耦合可能使電梯受到損壞。我們需要對(duì)電梯的磁懸浮裝置進(jìn)行同步控制，幾個(gè)磁懸浮裝置若不能同步，則會(huì)直接導(dǎo)致懸浮失敗，而四點(diǎn)懸浮的同步控制要比八點(diǎn)懸浮的同步控制簡(jiǎn)單的多。
[0023]C.造價(jià)更低，性價(jià)比更高，更適合投入大量生產(chǎn)。對(duì)于磁懸浮電梯的成本來說，四點(diǎn)懸浮的磁懸浮電梯要比八點(diǎn)懸浮的磁懸浮電梯成本造價(jià)更低，而性價(jià)比更高。更適合于投入到生產(chǎn)之中。
[0024](2)在當(dāng)前的直線電梯磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)的研宄中，轎廂姿態(tài)的檢測(cè)是由安置在轎廂頂角處的八個(gè)磁懸浮裝置所含的距離傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)，綜合計(jì)算得來。在考慮數(shù)據(jù)傳遞以及計(jì)算誤差等因素的影響下，所得電梯轎廂姿態(tài)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度會(huì)有一定的偏差，進(jìn)而影響直線電梯磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)的控制精度。為了更好的檢測(cè)直線電梯轎廂姿態(tài)，需要一種裝置，來直接測(cè)量電梯轎廂姿態(tài)數(shù)據(jù)。提高直線電梯磁懸浮導(dǎo)向體統(tǒng)的控制精度。所以對(duì)電梯轎廂的位置檢測(cè)采用了三維姿態(tài)傳感器陀螺儀。陀螺儀是一種慣性丈量器件，是慣性導(dǎo)航，慣性制導(dǎo)和慣性丈量系統(tǒng)的核心部件。在電梯轎廂底部設(shè)置的三維姿態(tài)陀螺儀殼體內(nèi)部放置了陀螺儀芯片，大小只有大小。采用BGA-32封裝技術(shù)。與傳統(tǒng)的位置傳感器相比體積小100倍，而且功耗也比傳統(tǒng)的位置傳感器低很多約為30mw，重量?jī)H0.5克。殼體在外形形狀上采用長(zhǎng)方體形狀的外形，可以滿足三維方向的檢測(cè)。在實(shí)際測(cè)量過程中，三維姿態(tài)傳感器通過殼體的外基準(zhǔn)面與電梯轎廂底部基準(zhǔn)面接觸并緊固后，當(dāng)電梯運(yùn)行或上下乘客時(shí)，電梯轎廂兩側(cè)的磁懸浮裝置與導(dǎo)軌之間的氣隙發(fā)生變化時(shí)，也就導(dǎo)致了電梯轎廂的角度發(fā)生變化，從而導(dǎo)致三維姿態(tài)傳感器陀螺儀的實(shí)時(shí)位置相對(duì)于初始位置發(fā)生了變化，通過測(cè)量傳感器前后角度的變化量，從而得到電梯轎廂變化的角度值。對(duì)該角度值進(jìn)行計(jì)算從而得到電梯轎廂移動(dòng)的距離，即氣隙的變化，再通過微處理器的D/A轉(zhuǎn)換，將電梯轎廂移動(dòng)的距離轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過控制磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)的控制系統(tǒng)改變磁懸浮裝置的電流，改變懸浮氣隙，從而達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。與傳統(tǒng)的安裝在磁懸浮裝置上的距離傳感器相比，數(shù)量從八個(gè)變?yōu)橐粋€(gè)，不再需要對(duì)八個(gè)距離傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析再作為控制系統(tǒng)的輸入，只需要一個(gè)三維姿態(tài)傳感器陀螺儀就可以達(dá)到目標(biāo)，不僅降低了成本，體積上更小，消耗功率更低，而且在距離檢測(cè)上更為精準(zhǔn)，并且調(diào)整的速度更快，提高了電梯轎廂懸浮的穩(wěn)定性，使人們?cè)诔俗娞輹r(shí)感到更加舒適。
[0025]磁懸浮控制裝置采用以DSP器件為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)，具有非?？斓臄?shù)據(jù)處理能力和良好的擴(kuò)展能力，保證計(jì)算和控制的實(shí)時(shí)性；從而確保懸浮間隙高度及剛度特性，能經(jīng)受住各種耦合干擾和負(fù)載擾動(dòng)，且具有強(qiáng)魯棒性，最后實(shí)現(xiàn)了顯著減小摩擦的目的。在控制系統(tǒng)中采用模糊滑?？刂撇呗?，滑?？刂频南到y(tǒng)在受到參數(shù)攝動(dòng)和外界干擾時(shí)具有不變性，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入滑動(dòng)模態(tài)后，系統(tǒng)不受參數(shù)變化和外部擾動(dòng)的影響，具有完全的自適應(yīng)性和魯棒性。最后利用模糊控制減小滑?？刂频亩墩?，最終實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)的懸浮高度在任何情況下都保持不變。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為圖1的俯視圖；
[0028]圖3為本實(shí)用新型的磁懸浮導(dǎo)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖4為本實(shí)用新型的陀螺儀結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖5表示本實(shí)用新型控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0031]圖6表示本實(shí)用新型DSP控制器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器的連接電路圖；
[0032]圖