本發(fā)明涉及一種用于電梯設(shè)備的直線驅(qū)動裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種配備有這種直線驅(qū)動裝置的電梯設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、電梯設(shè)備的電梯轎廂，如可以用于在多層建筑中運輸人員或貨物的電梯轎廂，通常通過支承機構(gòu)，例如繩索或皮帶與馬達聯(lián)接。在此，馬達的驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動運動被轉(zhuǎn)換成支承機構(gòu)的平移并因此將電梯轎廂沿電梯豎井移動。

2、此外，存在如下的電梯設(shè)備，其電梯轎廂能夠通過直線馬達沿著電梯豎井移動。這種直線馬達可包括多個電磁體。流過電磁鐵線圈的電流強度以及由此產(chǎn)生的磁場強度通常是有限的，以避免產(chǎn)生過多的熱量。

3、wo98/58866介紹了一種具有呈開關(guān)磁阻電機形式的直線馬達的電梯設(shè)備的示例。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、會需要一種用于電梯設(shè)備的直線驅(qū)動裝置，其實現(xiàn)了當在電梯豎井中不產(chǎn)生過多熱量的情況下提高功率密度。此外，會需要對電梯設(shè)備進行相應(yīng)改進。

2、這些需求可以通過獨立權(quán)利要求的主題來滿足。有利的實施方式在從屬權(quán)利要求、后面的說明書和附圖中給出。

3、本發(fā)明的第一方面涉及一種用于電梯設(shè)備的直線驅(qū)動裝置。該電梯設(shè)備包括電梯豎井和在移位軸線的方向上能夠在電梯豎井內(nèi)移位的電梯轎廂。直線驅(qū)動裝置包括磁軌，該磁軌包括至少一列永磁體，其中，所述或每個永磁體可繞自身的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動地支承在載體中。此外，直線驅(qū)動裝置包括由能導電的材料制成的力傳遞元件。在此，磁軌可固定在電梯豎井上，而力傳遞元件可固定在電梯轎廂上。替代地，力傳遞元件可固定在電梯豎井上，而磁軌可固定在電梯轎廂上。在這兩種情況下，磁軌和力傳遞元件都能夠以如下方式固定，使得：

4、相同列的永磁體在移位軸線的方向上彼此先后地布置；

5、所述磁軌和所述力傳遞元件能夠相對于彼此在所述移位軸線的方向上移位；

6、所述磁軌和所述力傳遞元件在重疊區(qū)域中彼此相對而置，其中，位于重疊區(qū)域中的所述或每個永磁體通過氣隙與同該永磁體相對置的力傳遞元件分隔開。

7、此外，直線驅(qū)動裝置包括轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置，該轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置構(gòu)造用于使永磁體繞其轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動，從而通過轉(zhuǎn)動的永磁體的磁場相疊加產(chǎn)生在移位軸線的方向上移位的移動場，用于使力傳遞元件相對于磁軌移動。

8、本發(fā)明的第二方面涉及一種電梯設(shè)備，包括電梯豎井、在移位軸線方向上能夠在電梯豎井內(nèi)移位的電梯轎廂和如上下文所述的直線驅(qū)動裝置。在此，磁軌固定在電梯豎井上，而力傳遞元件固定在電梯轎廂上。替代地，力傳遞元件固定在電梯豎井上，而磁軌固定在電梯轎廂上。

9、電動直線馬達通?；谕ㄟ^(多相)電流對線圈組件的相應(yīng)激勵來產(chǎn)生磁性行波。這個原理與體育場中的觀眾的體育場波(“l(fā)a?ola”)相當：線圈電流以特定的節(jié)拍方式脈動，類似于站立和坐著的觀眾，從而產(chǎn)生移動的磁波。直線驅(qū)動裝置的包含線圈的部分通常稱為電樞，所述電樞能夠是靜止的或可運動的。直線驅(qū)動裝置的另一部分(以下未被稱為電樞部分)與由電樞產(chǎn)生的行波電磁交互作用，由此在兩個部分上作用相反的、在數(shù)值上相等的力。

10、根據(jù)電樞的配置，可以在同步電機、異步電機或同步磁阻電機之間進行區(qū)分。對于具有非常長的行程的應(yīng)用來說，同步電機通常太昂貴，因為對于相應(yīng)長的非電樞件來說會需要大量的稀土金屬或者銅。對于這樣的應(yīng)用，通常優(yōu)選使用由磁性無源材料并且容易提供的材料(例如鋼或鋁)制成的具有簡單結(jié)構(gòu)的軌道。因此，適于非常長的行程的實施方式通常是異步或同步磁阻電機類型。

11、在兩種情況下，(正弦)行波可以為了控制目的分解為兩個正交的振蕩分量(直流和正交流)，這兩個正交的振蕩分量可以通過得到的分解電流彼此獨立地變化，以獲得機器的期望的機電性能，即推進力和吸引力可以通過這些正交分量彼此獨立地控制。這些力的大小在一定程度上取決于行波的振幅。因此，力密度受到電樞線圈的熱約束的限制。

12、基于行波原理的電機的力密度因此可能受載流的線圈產(chǎn)生磁場的能力限制。線圈能夠產(chǎn)生磁場的范圍直接與流過線圈的電流的強度成比例。如果線圈例如由傳統(tǒng)的材料以電阻纏繞，則線圈的耗散特性限制最大的電流強度并且因此限制電機的轉(zhuǎn)矩或力密度。

13、長行程平移運動的產(chǎn)生可以根據(jù)直接或間接驅(qū)動的原理來實現(xiàn)。直接驅(qū)動的原理基于直線電機，所述直線電機能夠?qū)崿F(xiàn)在電機的兩個通過氣隙彼此分隔開的磁結(jié)構(gòu)、即定子和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生力。這兩個結(jié)構(gòu)之間的力傳遞無接觸地進行，其方式是，磁性的行波在平移運動的方向上傳播。因此，直接驅(qū)動裝置原則上可以具有不受限制的行程，這在行程比機器的最短鏈節(jié)大多個數(shù)量級時是特別有利的。然而，實際上，機器的力特性受到可用的安裝空間結(jié)合每單位體積的最大允許熱輸出的限制。

14、例如，通過選擇間接驅(qū)動，可以局部地增加力密度，然而，這伴隨著行程的大幅降低。間接驅(qū)動可以包括與機械傳動裝置連接的旋轉(zhuǎn)的機器，機械傳動裝置將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成平移。因為旋轉(zhuǎn)的機器通常在空間上與傳動裝置分開，所以機器的線圈的散熱對傳動裝置沒有明顯影響。然而，在傳動裝置中即使質(zhì)量較小也會產(chǎn)生摩擦熱。此外，機械傳動裝置由于其原理而容易磨損，并且可能引起不期望的噪聲和振動。

15、在上述直接驅(qū)動中，力密度的增加通常是電機設(shè)計階段的目標之一，因為這可以減少所使用的材料的量和質(zhì)量，并且相應(yīng)地可以通過冷卻能力。為了增加力密度，可以采用將線圈的溫度保持在可接受范圍內(nèi)的冷卻方法。然而，這種冷卻方法可能相對復(fù)雜。

16、此外，存在直線橫向磁通電機、磁通開關(guān)電機和開關(guān)磁阻電機，其中，應(yīng)用磁行波的原理以有利于提高力密度。然而，這些方法可能導致力波動和噪聲增加。這種機器的控制可能是復(fù)雜的。

17、為了將線圈中的損耗功率降低到最小，例如也可以使用超導線圈。然而，這種線圈要求在低于100k的非常低的溫度下的仔細屏蔽的低溫環(huán)境，這僅能夠在相當大的努力下在實踐中實現(xiàn)。

18、現(xiàn)在，這里提出的方案能夠?qū)崿F(xiàn)，至少部分地克服上述限制和不期望的效果，只要直線驅(qū)動裝置的力傳遞基于行波的原理，即無接觸地進行，并且行波通過旋轉(zhuǎn)的永磁體產(chǎn)生，所述永磁體可以由旋轉(zhuǎn)的電機驅(qū)動。這一方面改善了散熱。另一方面，通過使用永磁體代替線圈可以提高磁場強度。

19、可選地，永磁體能夠彼此獨立地被驅(qū)動。這實現(xiàn)了磁場定向的控制，也就是說，平行于移位軸線的推進力和橫向于移位軸線的、在力傳遞元件和永磁體之間的吸引力能夠彼此獨立地受到影響。因此，通過相應(yīng)配置的轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置可以實現(xiàn)與在傳統(tǒng)的同步、異步或同步磁阻電機的情況下相同的分力的正交分解，并且這具有提高的力密度和降低的損耗功率。

20、換句話說，如在本方案中所使用的旋轉(zhuǎn)的永磁體能夠以幾乎不散開的方式以較小的體積足跡產(chǎn)生較高的場強。

21、此外，永磁體的使用提供了如下的優(yōu)點，在磁軌與力傳遞元件之間的吸引力即使在電流中斷時也能保持。因此能夠提高電梯設(shè)備的運行安全性。

22、在不以任何方式限制本發(fā)明的范圍的情況下，本發(fā)明的實施方式可以被認為基于下面介紹的構(gòu)思和認識。

23、永磁體例如可以相應(yīng)地構(gòu)造為棒形尤其是構(gòu)造為圓柱形。在此，永磁體的轉(zhuǎn)動軸線可以相當于其縱向軸線或中軸線。永磁體可以分別沿確定的磁化方向、例如正交于轉(zhuǎn)動軸線磁化，并且可以通過轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置彼此定位為，使得相鄰的永磁體的磁化方向在轉(zhuǎn)動和/或不轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下以限定的角度彼此定向。該角度可以在直線驅(qū)動裝置運行時，也就是在永磁體轉(zhuǎn)動期間，保持恒定或者在一定的角度范圍內(nèi)變化，例如以便改變行波的振幅和/或相移。該角度范圍例如可以為正/負40度，優(yōu)選為正/負30度，特別是正/負20度，特別優(yōu)選為正/負10度，尤其是正/負5度。

24、轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置例如可以包括具有旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動軸的馬達和傳動裝置，該傳動裝置構(gòu)造用于將驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動運動轉(zhuǎn)換成各個永磁體的相應(yīng)的轉(zhuǎn)動運動。傳動裝置例如可以包括齒輪、皮帶和/或鏈條，它們將永磁體的轉(zhuǎn)動軸線彼此聯(lián)接和/或與驅(qū)動軸形狀鎖合和/或力鎖合地聯(lián)接。因此，各個永磁體的轉(zhuǎn)動運動的同步可以通過傳動裝置實現(xiàn)。

25、替代地，可以考慮如下的實施方式，其中，每個永磁體通過自身的馬達轉(zhuǎn)動。這具有的優(yōu)點是，永磁體能夠彼此獨立地操控。在這種情況下，可以通過相應(yīng)地同時操控各個馬達，例如通過上級的電梯控制裝置來進行同步。

26、直線驅(qū)動裝置也可以包括多于一個的磁軌和/或多于一個的力傳遞元件。例如，在電梯設(shè)備的運行狀態(tài)下，磁軌和力傳遞元件可以設(shè)置在電梯轎廂的彼此對置的側(cè)上。但也可以在單側(cè)驅(qū)動電梯轎廂。

27、根據(jù)一種實施方式，轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置可以構(gòu)造用于使相同列的相鄰的永磁體轉(zhuǎn)動，使得相同列的轉(zhuǎn)動的相鄰的永磁體的磁場在其定向上彼此錯開90度?！岸ㄏ颉痹谶@里并且在下面可以理解為磁化方向，相應(yīng)的永磁體沿著所述磁化方向被磁化。以這種方式例如可以實現(xiàn)，在磁軌的朝向力傳遞元件的一側(cè)上增強移動場，和/或在磁軌的背離力傳遞元件的一側(cè)上減小移動場。其優(yōu)點是，可以使用更小的永磁體，而不必減小所產(chǎn)生的磁力。

28、根據(jù)一種實施方式，在相同列的一個轉(zhuǎn)動的相鄰永磁體之前以及在相同列的一個轉(zhuǎn)動的相鄰永磁體之后的每個轉(zhuǎn)動的永磁體的磁場的定向可以等于在前的永磁體的磁場的順時針轉(zhuǎn)動90度后的定向，以及等于在后的永磁體的磁場的逆時針轉(zhuǎn)動90度后的定向。因此，磁軌可以被實現(xiàn)為halbach陣列或準halbach陣列。例如，在基準位置中的定向可以具有如下順序：左、上、右、下、左、上，以此類推。定向也可以相反順序彼此先后排列。從基準位置開始，永磁體可接著以如下方式轉(zhuǎn)動，使得在永磁體的轉(zhuǎn)動運動期間維持相鄰定向相對于彼此的初始對準。如上所述，然而也可以在永磁體轉(zhuǎn)動運動期間(略微)改變角偏差。

29、根據(jù)一種實施方式，轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置可以構(gòu)造用于使相同列的相鄰的永磁體轉(zhuǎn)動，以便相同列的轉(zhuǎn)動的相鄰的永磁體的磁場具有相反的定向，即彼此相差180度。這例如可以是如下情況，即力傳遞元件布置在第一列永磁體和第二列永磁體之間的重疊區(qū)域中(也見下文)，并且第一列的永磁體的轉(zhuǎn)動軸線相對于第二列的永磁體的轉(zhuǎn)動軸線沿移位軸線的方向偏置，例如居中地偏置，從而沿移位軸線的方向觀察，不同列的相鄰轉(zhuǎn)動軸線之間的距離等于相同列的相鄰轉(zhuǎn)動軸線之間的距離的一半。

30、根據(jù)一種實施方式，磁軌可以包括第一列永磁體和第二列永磁體。力傳遞元件可以被布置在第一列和第二列之間的重疊區(qū)域中，即延伸穿過第一列和第二列之間的氣隙。在此，轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置可以構(gòu)造用于使不同列的相鄰的永磁體以如下方式轉(zhuǎn)動，使得不同列的轉(zhuǎn)動的相鄰的永磁體的磁場在其定向上彼此錯開一限定的角度。例如，第一列可包括與第一列一樣多的永磁體。替代地，第一和第二列可以包括不同的多個永磁體。如上所述，第一列和第二列可以彼此錯開布置(也見下文)。也可以如下的實施方式，在該實施方式中，不同列的永磁體橫向于移位軸線觀察成對地彼此對置，其中，同對的永磁體、更確切地說其轉(zhuǎn)動軸線相對于移位軸線具有相同的縱向位置，并且不同對的永磁體相對于移位軸線具有不同的縱向位置。轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置例如可以構(gòu)造用于獨立于第二列永磁體地驅(qū)動第一列永磁體。

31、根據(jù)一種實施方式，限定的角度可以是0度、90度或180度。對于所述第一和第二列分別實施為(準)halbach陣列并且不同列的永磁體成對地彼此相對而置(見上文)的情況，例如不同列的相鄰永磁體的磁場的定向可以交替地相互錯開180度和0度，也就是交替地反向指向和相同指向。對于不同列的轉(zhuǎn)動軸線在移位軸線的方向上彼此錯開的情況(見上文)，不同列的相鄰永磁體的磁場的定向例如可以彼此錯開90度。在這種情況下，例如相同列的相鄰永磁體的磁場可以在其定向上相反。

32、根據(jù)一種實施方式，第一列永磁體的轉(zhuǎn)動軸線可以相對于第二列永磁體的轉(zhuǎn)動軸線沿移位軸線的方向錯開。例如，第一列的永磁體的轉(zhuǎn)動軸線可以相對于第二列的永磁體的轉(zhuǎn)動軸線沿移位軸線的方向居中地偏移。換句話說，當在移位軸線的方向上觀察時，不同列的相鄰轉(zhuǎn)動軸線之間的距離可以等于相同列的相鄰轉(zhuǎn)動軸線之間的距離的一半。

33、根據(jù)一種實施方式，轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置可以構(gòu)造用于使第一列的永磁體與第二列的永磁體以不同的轉(zhuǎn)速和/或沿不同的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動。原則上，相同列的所有永磁體應(yīng)該以相同的轉(zhuǎn)速并且沿相同的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動。為了獲得行波形式的磁場的期望的疊加，第一列的永磁體可以在與第二列的永磁體的轉(zhuǎn)動方向相反的轉(zhuǎn)動方向上轉(zhuǎn)動。通過使第一列(同樣快速轉(zhuǎn)動的)永磁體的轉(zhuǎn)動速度相對于第二列(同樣快速轉(zhuǎn)動的)永磁體的轉(zhuǎn)動速度變化，例如可以產(chǎn)生相移的行波。

34、根據(jù)一種實施方式，轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置可以構(gòu)造用于使相同列的永磁體同時以相同的轉(zhuǎn)速和/或沿相同的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動。以這種方式，行波的振幅可以被保持得更恒定。

35、在一種實施方式中，相同列的永磁體可交替地包括第一永磁體和第二永磁體。在此，轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置可以構(gòu)造用于使第一永磁體與第二永磁體獨立地轉(zhuǎn)動。換句話說，沿移位軸線的方向觀察，可以總是在兩個第一永磁體之間布置至少一個第二永磁體并且/或者在兩個第二永磁體之間總是布置至少一個第一永磁體。也就是說，轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置可以構(gòu)造用于使第一永磁體與第二永磁體以不同的轉(zhuǎn)速和/或沿不同的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動。附加地，轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置可以構(gòu)造用于使所有第一永磁體同時以相同的轉(zhuǎn)速和/或沿相同的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動和/或使所有第二永磁體同時以相同的轉(zhuǎn)速和/或沿相同的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動。附加地，轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置可以被配置用于使第一永磁體與第二永磁體一起轉(zhuǎn)動。

36、根據(jù)一種實施方式，永磁體可以在其轉(zhuǎn)動軸線的方向上被分成至少兩個具有不同極性的圓柱形的區(qū)段。這些區(qū)段例如可以通過氣隙彼此分隔開。這些區(qū)段可以抗扭轉(zhuǎn)地相互連接。換句話說，區(qū)段可彼此聯(lián)接，使得一個區(qū)段總是與另外的一個或多個區(qū)段以相同的轉(zhuǎn)動速度且沿相同的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動。因此可以減小直線驅(qū)動裝置的推進力波動。

37、根據(jù)一種實施方式，轉(zhuǎn)動軸線可以相互平行地和/或與移位軸線正交地延伸。

38、根據(jù)一種實施方式，力傳遞元件可以設(shè)計成具有多個橫檔的梯子形狀。橫檔例如可以在其縱向上分別橫向于或傾斜于呈梯子狀的力傳遞元件的縱向延伸。橫檔可以分別通過氣隙彼此分隔開。例如，力傳遞元件可以類似于展開的鼠籠式轉(zhuǎn)子，英語稱為“squirrel-cage?rotor”，如其被用于異步電機那樣。因此，能夠減輕力傳遞元件的重量。

39、補充地或替代地，力傳遞元件可由軟磁性的結(jié)構(gòu)形成，軟磁性的結(jié)構(gòu)尤其具有切口。與磁阻馬達的轉(zhuǎn)子相類似地，切口使得能夠局部改變力傳遞元件的磁特性。

40、補充地或替代地，力傳遞元件能夠板狀或帶狀地實施。例如，可以是柔性金屬帶、橡皮帶或板形式的力傳遞元件，在直線驅(qū)動裝置的運行狀態(tài)下，該力傳遞元件至少部分地沿著移位軸線延伸通過電梯豎井。板狀或帶狀的力傳遞元件可以可選地包括多個通口，例如以在移位軸線的方向上排列的切口的形式，以便與磁阻馬達的轉(zhuǎn)子相類似地局部地改變力傳遞元件的磁特性。

41、根據(jù)一種實施方式，相鄰的橫檔之間的空隙可以至少部分地填充有軟磁性材料。軟磁材料例如可以是(軟)鐵、鋼、鎳鐵、鈷鐵或鋁鐵合金。因此，能夠進一步提高力傳遞元件的磁特性。