磁懸浮導(dǎo)向直驅(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種磁懸浮導(dǎo)向直驅(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越多的建設(shè)高層和超高層大樓，比如，阿拉伯聯(lián)合 酋長(zhǎng)國(guó)的迪拜塔總高828米，共162層；沙特阿拉伯王國(guó)的麥加皇家鐘塔飯店高601米，共 95層；上海中心大廈高632米，共125層；臺(tái)北101金融中心高509米，共106層；馬來(lái)西亞 首都的雙峰塔高457米，共88層。目前還有多個(gè)摩天大樓處在規(guī)劃和建設(shè)階段。隨著樓層 高度的不斷增加，需要配置高速電梯，傳統(tǒng)的鋼絲繩曳引提升系統(tǒng)已不滿足需要：由于鋼絲 繩的存在，提升高度和提升速度均受限，一個(gè)井道只能獨(dú)立運(yùn)行一個(gè)轎廂，運(yùn)行效率低。因 此，人們又提出了以直線電機(jī)為直接驅(qū)動(dòng)源的直線電機(jī)無(wú)繩電梯系統(tǒng)，由于沒(méi)有鋼絲繩的 束縛，提升高度和提升速度均不受限制。這類直線電機(jī)無(wú)繩電梯系統(tǒng)主要采用直線電機(jī)作 為驅(qū)動(dòng)力，采用機(jī)械導(dǎo)輪或滑靴接觸導(dǎo)向和定位支撐，以保持運(yùn)動(dòng)轎廂體和定子驅(qū)動(dòng)源之 間的運(yùn)動(dòng)間隙，但這種導(dǎo)向方式已不滿足實(shí)際運(yùn)行的需要：受到導(dǎo)靴摩擦力限制，轎廂運(yùn)行 速度難以大幅提高；在高速運(yùn)行過(guò)程中，導(dǎo)靴磨損嚴(yán)重，維護(hù)量大；由于偏差和錯(cuò)位引起的 振動(dòng)和噪聲影響了乘坐的舒適性等。基于此，人們又提出了非接觸型電磁導(dǎo)軌，通過(guò)電磁 力無(wú)磨損的導(dǎo)向，無(wú)需潤(rùn)滑油，和傳統(tǒng)機(jī)械導(dǎo)向系統(tǒng)相比，由于無(wú)摩擦運(yùn)行，電梯可以運(yùn)行 在更高的速度，同時(shí)，通過(guò)電磁調(diào)節(jié)控制導(dǎo)向系統(tǒng)的阻尼率，可以大幅改善乘坐舒適性。申 請(qǐng)公布號(hào)為CN102689830A的中國(guó)實(shí)用新型專利"磁懸浮電梯導(dǎo)向系統(tǒng)及其控制方法"等專 利，公布了一種利用U型電磁鐵實(shí)現(xiàn)非接觸的磁懸浮導(dǎo)向裝置及電梯系統(tǒng)，采用多個(gè)對(duì)角 布置的電磁導(dǎo)向裝置來(lái)保持轎廂狀態(tài)，雖然實(shí)現(xiàn)了非接觸導(dǎo)向運(yùn)行，但其需要布置額外的 電磁鐵裝置和導(dǎo)磁軌，電磁鐵數(shù)量、導(dǎo)磁軌用量多、占用空間大，未能充分利用直線電機(jī)動(dòng) 力源本身的電磁導(dǎo)向潛力。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型提出一種直線電機(jī)磁懸浮定位導(dǎo)向控制方法與裝置，目的是解決直線 電機(jī)定位導(dǎo)向系統(tǒng)的非接觸導(dǎo)向調(diào)節(jié)。
[0004] 一種磁懸浮導(dǎo)向直驅(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)，它包括至少一組雙邊型混合勵(lì)磁直線電機(jī)，在每 組雙邊型混合勵(lì)磁直線電機(jī)上均設(shè)有用于調(diào)整雙邊定子和動(dòng)子之間氣隙的電磁驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向 裝置，所述的電磁驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向裝置包括：
[0005] 偏量采集電路，實(shí)時(shí)獲取每組雙邊型混合勵(lì)磁直線電機(jī)在X方向上的偏移量并送 入驅(qū)動(dòng)控制單元；
[0006] 繞組電流檢測(cè)電路，實(shí)時(shí)獲取每組雙邊型混合勵(lì)磁直線電機(jī)中的勵(lì)磁電流值并送 入驅(qū)動(dòng)控制單元；
[0007] 氣隙調(diào)節(jié)單元，包括X向氣隙調(diào)節(jié)單元，即為沿X軸法向方向?qū)ΨQ并排布置的雙邊 型混合勵(lì)磁直線電機(jī)；
[0008] 驅(qū)動(dòng)控制單元，它根據(jù)得到的偏移量和勵(lì)磁電流值來(lái)控制氣隙調(diào)節(jié)單元，以使氣 隙調(diào)節(jié)單元滿足如下條件：通入該組氣隙調(diào)節(jié)單元的直流勵(lì)磁電流與勵(lì)磁線圈匝數(shù)的乘積 即勵(lì)磁磁勢(shì)大小相等或近似相等，兩勵(lì)磁電流的方向和線圈的繞向使得一側(cè)勵(lì)磁磁場(chǎng)及法 向力被增強(qiáng)的同時(shí)，另一側(cè)被減弱，總電磁推力與不通勵(lì)磁電流前相同或近似相同。
[0009] 所述的X向氣隙調(diào)節(jié)單元中雙邊型混合勵(lì)磁直線電機(jī)的初級(jí)為帶鐵芯電樞繞組 或帶鐵芯電樞繞組與永磁電勵(lì)磁混合勵(lì)磁體，次級(jí)為永磁電勵(lì)磁混合勵(lì)磁體或開(kāi)槽鐵芯， 其初級(jí)和次級(jí)兩者中的一個(gè)作為定子，另一個(gè)作為動(dòng)子。
[0010] 所述定子設(shè)置在固定U型支撐總成的相對(duì)兩內(nèi)側(cè)，所述的動(dòng)子為兩個(gè)，兩個(gè)動(dòng)子 為背靠背設(shè)置在動(dòng)子架兩外側(cè)。
[0011] 所述的氣隙調(diào)節(jié)單元還包括Y向氣隙調(diào)節(jié)單元，Y向氣隙調(diào)節(jié)單元為永磁與電勵(lì) 磁的混合勵(lì)磁體與導(dǎo)磁板配合作用，所述的混合勵(lì)磁體沿運(yùn)動(dòng)方向間隙或無(wú)間隙設(shè)置于動(dòng) 子架前后側(cè)面的左右兩側(cè)，并與固定U型支撐總成底面和兩導(dǎo)向軌后側(cè)面的鐵磁加工面或 鐵磁板配合，兩者保持一定氣隙，通入每組氣隙調(diào)節(jié)單元的兩直流勵(lì)磁電流與勵(lì)磁線圈匝 數(shù)的乘積即勵(lì)磁磁勢(shì)大小相等或近似相等，兩勵(lì)磁電流的方向和線圈的繞向使其一側(cè)勵(lì)磁 磁場(chǎng)及法向力被增強(qiáng)的同時(shí)，另一側(cè)被減弱。
[0012] 所述的氣隙調(diào)節(jié)單元還包括Y向氣隙調(diào)節(jié)單元，Y向氣隙調(diào)節(jié)單元為雙邊型混合 勵(lì)磁直線電機(jī)，其動(dòng)子沿運(yùn)動(dòng)方向間隙或無(wú)間隙設(shè)置于動(dòng)子架前后側(cè)面的左右兩側(cè)，其定 子與動(dòng)子保持固定氣隙配合布置在固定基礎(chǔ)和固定導(dǎo)軌上；且Y向氣隙調(diào)節(jié)單元滿足如下 條件：通入該組氣隙調(diào)節(jié)單元的直流勵(lì)磁電流與勵(lì)磁線圈匝數(shù)的乘積即勵(lì)磁磁勢(shì)大小相等 或近似相等，兩勵(lì)磁電流的方向和線圈的繞向使得一側(cè)勵(lì)磁磁場(chǎng)及法向力被增強(qiáng)的同時(shí)， 另一側(cè)被減弱，總電磁推力與不通勵(lì)磁電流前相同或近似相同。
[0013] 根據(jù)動(dòng)子偏轉(zhuǎn)情況在不同X、Y向氣隙調(diào)節(jié)單元通入相應(yīng)的調(diào)整勵(lì)磁電流實(shí)現(xiàn)分 別獨(dú)立控制。
[0014] 所述的氣隙偏差量由設(shè)置在每組雙邊型混合勵(lì)磁直線電機(jī)X方向和Y方向兩側(cè)的 位移傳感器采集得到。
[0015] 采用本實(shí)用新型所提供的方案，在直線電機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)置磁懸浮機(jī)構(gòu)，當(dāng)動(dòng)子承 受因直線電機(jī)工作氣隙變化帶來(lái)的不平衡法向力，以及因重心偏心布置和負(fù)載變化帶來(lái)的 偏心力和偏轉(zhuǎn)力矩而發(fā)生偏移和偏轉(zhuǎn)時(shí)，控制磁懸浮機(jī)構(gòu)勵(lì)磁電流的增加或減少即可產(chǎn)生 阻礙偏移和偏轉(zhuǎn)的阻力，動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整動(dòng)子的左右、前后姿態(tài)做到無(wú)接觸運(yùn)行。
[0016] 以長(zhǎng)行程直線電機(jī)無(wú)繩電梯為例，通常情況下，電梯轎箱都會(huì)安裝滾輪，這種滾輪 與沿線路鋪設(shè)的升降導(dǎo)軌相接觸，起著支持電梯行駛的導(dǎo)向作用。而本實(shí)用新型懸浮導(dǎo)向 裝置則巧妙利用直線電機(jī)本身作為主體磁懸浮導(dǎo)向定位裝置，軌道上不需要增加任何附加 裝置，控制簡(jiǎn)單，使用成本極低，就可使得電梯轎箱與升降導(dǎo)軌"零接觸"，依靠電磁力升降 電梯，定位輪組只起后備保護(hù)作用，大大延長(zhǎng)了其使用壽命和降低維護(hù)成本。因此，電梯不 會(huì)受到導(dǎo)軌加工精度和安裝狀態(tài)的影響，從而解決了直線電機(jī)無(wú)繩電梯的長(zhǎng)行程工程應(yīng)用 關(guān)鍵難題，轎廂運(yùn)行時(shí)將非常的安靜并更加的舒適，還可達(dá)到傳統(tǒng)電梯無(wú)法企及的極高速。 非常適用于樓宇用梯、發(fā)射平臺(tái)及太空電梯等載人、載物的交通運(yùn)輸設(shè)備，自動(dòng)化平臺(tái)等多 領(lǐng)域直線電機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本實(shí)用新型的單元直線電機(jī)側(cè)視圖。
[0018] 圖2為圖1的A-A向剖視圖。
[0019] 圖3為本實(shí)用新型只采用X向氣隙調(diào)節(jié)裝置的整體俯視圖。
[0020] 圖4為本實(shí)用新型中采用XY向氣隙調(diào)節(jié)裝置的整體俯視圖，且Y向氣隙調(diào)節(jié)單元 為永磁與電勵(lì)磁的混合勵(lì)磁體12與定子導(dǎo)磁板13配合作用。
[0021] 圖5為本實(shí)用新型中采用XY向氣隙調(diào)節(jié)裝置的整體俯視圖，
[0022] 圖6是圖4、圖5中的A-A向視圖。
[0023] 圖7為圖5中的B-B向視圖。
[0024] 圖8為本實(shí)用新型的X、Y向姿態(tài)控制硬件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖9為圖3的X向偏移量計(jì)算圖。
[0026] 圖10為本實(shí)用新型的X向姿態(tài)調(diào)節(jié)示意圖。
[0027] 圖11為本實(shí)用新型的Y向姿態(tài)調(diào)節(jié)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0029] 如圖1和圖2所示，磁懸浮電梯中的混合勵(lì)磁直線電機(jī)單元，包括雙邊直線電機(jī)定 子1和動(dòng)子2兩部分。其中雙邊定子包括定子鐵芯6及其定子繞組7 ;動(dòng)子2位移雙邊定子 1的中間，雙邊定子1和動(dòng)子2間具有兩個(gè)氣隙3,保證動(dòng)子2和定子1之間可以無(wú)接觸的 自由相對(duì)運(yùn)動(dòng)。所述動(dòng)子正對(duì)氣隙的動(dòng)子軛的兩個(gè)面上對(duì)稱安裝纏有勵(lì)磁線圈4的軟鐵凸 塊，各凸塊靠近氣隙的表面安裝N、S極交替均勻排列的矩形永磁體5,而且背靠背安裝的兩 塊永磁體5的磁化方向相反，永磁磁極、軟鐵凸塊和勵(lì)磁線圈4共同構(gòu)成混合勵(lì)磁的磁極， 同時(shí)，背靠背安裝的兩軟鐵凸塊上的勵(lì)磁線圈4繞向相同，串聯(lián)構(gòu)成一組勵(lì)磁繞組，這樣， 共形成1，2,…，t(t為單面上的磁極個(gè)數(shù)）個(gè)勵(lì)磁繞組，這t個(gè)勵(lì)磁繞組之間相鄰反向串 聯(lián)，最后形成一個(gè)單元電機(jī)勵(lì)磁繞組。單元電機(jī)勵(lì)磁繞組中通入正向電流使一側(cè)永磁磁極 的磁場(chǎng)加強(qiáng)時(shí)（氣隙磁增強(qiáng)），另一側(cè)的永磁磁極的磁場(chǎng)減弱（氣隙磁場(chǎng)減弱），反之也成 立。在應(yīng)用過(guò)程中，通入單元電機(jī)勵(lì)磁繞組中的電流可以根據(jù)氣隙大小來(lái)確定。上述背靠 背安裝的兩塊永磁體的磁化方向也可相同，但同時(shí)，這兩塊永磁體后面的兩個(gè)凸塊上的勵(lì) 磁線圈繞向須相反。
[0030] 基于上述原理，直線電機(jī)應(yīng)用在磁懸浮電梯中，既可以用來(lái)當(dāng)做動(dòng)力源，也可以利 用上述原理來(lái)調(diào)整氣隙，由此形成本實(shí)用新型。
[0031] 如圖3所示，一種直線電機(jī)磁懸浮定位導(dǎo)向控制裝置，它包括至少一組雙邊型混 合勵(lì)磁直線電機(jī)，在每組雙邊型混合勵(lì)磁直線電機(jī)上均設(shè)有用于調(diào)整雙邊定子和動(dòng)子之間 氣隙的電磁驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向裝置，所述的電磁驅(qū)動(dòng)導(dǎo)向裝置包括偏量采集電路、繞組電流檢測(cè)電 路、氣隙調(diào)節(jié)單元和驅(qū)動(dòng)控制單元。
[0032] 其中，偏量采集電路實(shí)時(shí)獲取每組雙邊型混合勵(lì)磁直線電機(jī)在X方向上的偏移量 并送入驅(qū)動(dòng)控制單元；繞組電流檢