直线电机驱动的电梯门机的制作方法

1.本发明属于电梯门机系统技术领域，具体涉及一种直线电机驱动的电梯门机。


背景技术：

2.电梯门机包括随电梯轿厢升降的轿门和各楼层的层门，轿门和层门通过门刀机构相连接。门刀机构的作用是将轿门开关门的驱动力传递给被动开合的层门部分，从而实现电梯内外双层门的同步开合。具体为，在轿门上安装有门刀机构，在层门相应的位置安装有门球；当电梯要开门时，首先需要驱动门刀机构上曲柄动作夹紧门球，然后轿门再带动层门同步开合；当电梯关门到位后，首先需要驱动门刀机构上曲柄反方向动作松开门球，然后轿门才可以升降至其他楼层。传统的电梯门机都是通过旋转电机驱动，并通过中间减速和转换机构，转化为皮带的线性运动，再将皮带与门刀机构的上曲柄相连，从而依次实现开关门和门刀机构动作。其传动机构复杂、效率低，精度差，且皮带长度较长，需要较大的张紧力，频繁换向，皮带易老化，需经常更换维护。
3.采用直线电机驱动的电梯门机具有传动机构简单，效率高，精度高，可靠性高等优点，是未来的发展趋势。专利cn108689285a和cn2729025y中均公开了一种采用直线电机驱动的电梯门机，将直线电机动子直接和轿门挂板固定连接，从而直接驱动电梯轿门开关门，但是其都未涉及到门刀机构，没有解决直线电机应用于电梯门机门刀机构动作的问题。专利cn113023534a中针对此问题提出了一种解决方案，将直线电机动子通过导轨滑动连接在轿门挂板上，并通过连杆将电机动子和门刀机构上曲柄相连，组成曲柄滑块机构，从而解决了直线电机驱动的电梯门机门刀机构动作的问题。但是该方案依然将直线电机动子连接在轿门挂板上，一方面，使直线电机不能设计成封闭式结构，电梯井道内的异物、铁屑很容易粘到直线电机定子磁钢上，影响其正常运行；另一方面，轿门挂板上的滑轮和导轨的导向精度低，跳动大，且电梯门板经常振动、碰撞易造成前后偏摆，这些原因导致直线电机定子和动子之间的气隙难以保证均匀，电机推力波动较大。
4.因此，如何提供一种新型电梯门机，以解决上述存在的缺点，是一个急需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种直线电机驱动的电梯门机，从而克服现有技术的不足。
6.为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：一种直线电机驱动的电梯门机，包括：
7.门机底板，
8.直线电机模组，固定于所述门机底板上；
9.门刀机构，其通过一连杆机构与所述直线电机模组相连，所述连杆机构用于将直线电机模组的线性运动转换为门刀机构的旋转运动，所述连杆机构包括第一连接轴、连杆
和第二连接轴，所述连杆的一端与第一连接轴转动连接且通过第一连接轴与直线电机模组固定连接，与直线电机模组组成旋转副，另一端与第二连接轴转动连接，且通过第二连接轴与门刀机构固定连接，与门刀机构组成旋转副；
10.轿门挂板，包括左侧轿门挂板和右侧轿门挂板，所述左侧轿门挂板和右侧轿门挂板均通过导向机构滑动设置于所述门机底板上，且所述左侧轿门挂板与一左侧门板相连，所述右侧轿门挂板与一右侧门板相连，所述门刀机构固定于所述左侧轿门挂板上；
11.联动装置，与所述左侧轿门挂板和右侧轿门挂板均相连，用于与直线电机模组配合驱动所述左侧轿门挂板和右侧轿门挂板沿着所述导向机构同步相向或背向运动，对应带动所述左侧门板和右侧门板相闭合或相分离；
12.门刀定钩，固定于所述底板上，且与所述门刀机构相配合，所述门刀机构在所述左侧门板和右侧门板相闭合时在所述直线电机模组的驱动下通过连杆机构与门刀定钩相连接，反之，在所述左侧门板和右侧门板相分离时在所述直线电机模组的驱动下通过连杆机构与门刀定钩相分离。
13.在一优选实施例中，所述直线电机模组包括：
14.底座，固定于所述门机底板上；
15.第一直线导轨，包括第一导轨和第一滑块；
16.动滑板，滑动设置于所述第一导轨上；
17.直线电机组件，包括定子和动子，所述定子和所述第一导轨均固定于所述底座上，所述动子和所述第一滑块均固定于所述动滑板上，所述定子和动子之间形成有气隙。
18.在一优选实施例中，所述直线电机模组还包括：
19.封装结构，所述封装结构包括均固定于所述底座上的封板、左侧板和右侧板，且所述底座、封板、左侧板和右侧板形成一封闭式结构，所述定子、动子、动滑板和第一直线导轨均封闭于所述封闭式结构内。
20.在一优选实施例中，所述连杆机构的第一连接轴与直线电机模组的动滑板固定连接。
21.在一优选实施例中，所述门刀机构包括：
22.门刀底板，固定于所述左侧轿门挂板上；
23.上曲柄，与所述门刀底板转动连接且与所述第二连接轴固定连接；
24.下曲柄，与所述门刀底板转动连接；
25.左刀片，与所述上曲柄和下曲柄的一侧均转动连接；
26.右刀片，与所述上曲柄和下曲柄的另一侧均转动连接；
27.门刀动钩，与所述门刀底板转动连接，且与上曲柄保持弹性接触，且在所述直线电机模组的驱动下与所述门刀定钩配合相钩住或相脱离。
28.在一优选实施例中，所述导向机构包括：
29.第二导轨，固定于所述门机底板上；
30.多个上滑轮和多个下滑轮，所述左侧轿门挂板和右侧轿门挂板上均安装了多个上下设置的所述上滑轮和下滑轮，所述上滑轮和下滑轮将所述第二导轨卡住，所述左侧轿门挂板和右侧轿门挂板分别通过对应的上滑轮和下滑轮均滑动设置于所述第二导轨上。
31.在一优选实施例中，所述联动装置包括左绳轮、右绳轮和连接绳，所述左绳轮、右
绳轮分别位于所述第二导轨的左右两侧，且两者均转动连接于所述门机底板上；所述连接绳在所述左绳轮、右绳轮上绕一圈，且所述左侧轿门挂板与所述连接绳的一侧固定连接，所述右侧轿门挂板与所述连接绳的另一侧固定连接，所述直线电机模组驱动左侧轿门挂板沿第二导轨移动的同时，通过连接绳同步带动右侧轿门挂板沿第二导轨移动，从而带动左侧门板和右侧门板的同步相闭合或相分离。
32.在一优选实施例中，所述联动装置还包括左侧绳架和右侧绳架，所述左侧轿门挂板通过所述左侧绳架与所述连接绳的一侧固定连接，所述右侧轿门挂板通过所述右侧绳架与所述连接绳的另一侧固定连接。
33.本发明还揭示了另外一种技术方案：一种直线电机驱动的电梯门机，包括：
34.门机底板，
35.第一直线电机模组和第二直线电机模组，两者均固定于所述门机底板上；
36.门刀机构，其通过一连杆机构与所述第一直线电机模组相连，所述连杆机构用于将第一直线电机模组的线性运动转换为门刀机构的旋转运动，所述连杆机构包括第一连接轴、连杆和第二连接轴，所述连杆的一端与第一连接轴转动连接且通过第一连接轴与第一直线电机模组固定连接，与第一直线电机模组组成旋转副，另一端与第二连接轴转动连接，且通过第二连接轴与门刀机构固定连接，与门刀机构组成旋转副；
37.轿门挂板，包括左侧轿门挂板和右侧轿门挂板，所述左侧轿门挂板和右侧轿门挂板均通过导向机构滑动设置于所述门机底板上，且所述左侧轿门挂板与一左侧门板相连，所述右侧轿门挂板与一右侧门板相连，且与所述第二直线电机模组相连，所述门刀机构固定于所述左侧轿门挂板上；
38.所述第一直线电机模组与第二直线电机模组配合分别对应驱动所述左侧轿门挂板和右侧轿门挂板沿着所述导向机构同步相向或背向运动，对应带动所述左侧门板和右侧门板相闭合或相分离；
39.门刀定钩，固定于所述底板上，且与所述门刀机构相配合，所述门刀机构在所述左侧门板和右侧门板相闭合时在所述第一直线电机模组的驱动下通过连杆机构与门刀定钩相连接，反之，在所述左侧门板和右侧门板相分离时在所述第一直线电机模组的驱动下通过连杆机构与门刀定钩相分离。
40.在一优选实施例中，所述导向机构、直线电机模组采用线性导向部件，所述线性导向部件至少采用直线导轨、精密滚轮、线性轴承、交叉滚子导轨中的任意一种。
41.与现有技术相比较，本发明的有益效果至少在于：
42.1、本发明的电梯门机通过连杆机构将直线电机和门刀机构相连，将直线电机的线性运动转化为门刀机构上曲柄的转动，从而解决了直线电机驱动电梯门机门刀机构动作的问题。
43.2、本发明的电梯门机采用直线电机驱动的方式直接驱动轿门开合，结构简单，传动效率高，精度高，可靠性高，节省空间，维修方便。
44.3、本发明的电梯门机直线电机动子不与轿门挂板连接，而是通过第一直线导轨滑动设置在门机底板上，从而使得直线电机定、动子之间的气隙均匀性好，精度高，电机推力波动小；另外，直线驱动单元可设计成封闭结构，防止异物进入，提高可靠性。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
46.图1是本发明实施例1门机处于开门状态的主视图；
47.图2是本发明实施例1门机处于关门状态的主视图(此时门刀未动作)；
48.图3是本发明实施例1门机处于关门状态的主视图(此时门刀已动作)；
49.图4是图1沿a-a方向的剖视图；
50.图5是图4的a部分的局部放大图；
51.图6是图3对应的立体视图；
52.图7是本发明实施例2门机处于关门状态的主视图(此时门刀已动作)；
53.附图标记：
54.10、第一直线电机模组，10-1、底座，10-2、定子，10-3、动子，10-4、封板，10-5、动滑板，10-6、左侧板，10-7、右侧板，10-8、第一直线导轨，11、连杆机构，11-1、第一连接轴，11-2、连杆，11-3、第二连接轴，12、门刀机构，12-1、上曲柄，12-2、下曲柄，12-3、左刀片，12-4、右刀片，12-5、门刀底板，12-6、门刀动钩，13、门机底板，14、左侧轿门挂板，15、右侧轿门挂板，16、导向机构，16-1、第二导轨，16-2、上滑轮，16-3、下滑轮，17、左侧门板，18、右侧门板，19、联动装置，19-1、左绳轮，19-2、右绳轮，19-3、连接绳，19-4、左侧绳架，19-5、右侧绳架，20、门刀定钩，21、门球，22、连接板，30、第二直线电机模组。
具体实施方式
55.通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本发明。本文中揭示本发明的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本发明的示范性，本发明可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本发明的代表性基础。
56.实施例1
57.如图1至图6为本发明实施例1所揭示的一种直线电机驱动的电梯门机，主要包括门机底板13、第一直线电机模组10、连杆机构11、门刀机构12、左侧轿门挂板14、右侧轿门挂板15、导向机构16、左侧门板17、右侧门板18、联动装置19和门刀定钩20。其中，第一直线电机模组10固定在门机底板13上，通过连杆机构11与门刀机构12相连；门刀机构12固定在左侧轿门挂板14上；左侧轿门挂板14、右侧轿门挂板15通过联动装置19相连，在第一直线电机模组10的驱动下沿着导向机构16同步相向或背向运动；左侧门板17与左侧轿门挂板14固定连接；右侧门板18与右侧轿门挂板15固定连接，左侧轿门挂板14和右侧轿门挂板15进行相向或背向运动的同时带动左侧门板17和右侧门板18进行关闭或打开。
58.如图1、图3和图4所示，第一直线电机模组10具体包括底座10-1、直线电机组件、第一直线导轨10-8、动滑板10-5和封装结构，其中，底座10-1固定于门机底板13上，本实施例中，底座10-1具体为但不限于是u型底座10-1。直线电机组件包括相对设置的定子10-2和动
子10-3。第一直线导轨10-8包括第一导轨和第一滑块，其中，定子10-2和第一直线导轨10-8的第一导轨均固定在底座10-1上；动子10-3和第一直线导轨10-8的第一滑块均固定在动滑板10-5上，动滑板10-5则滑动设置于第一导轨上，其在动子10-3的作用下可沿着第一导轨往复直线运动；直线电机定子10-2和动子10-3之间留有气隙a，气隙a大小和均匀性依靠第一直线导轨10-8来保证，精度高，电机推力波动小,一般情况下，气隙小于1mm。封装结构具体包括封板10-4、左侧板10-6和右侧板10-7，其中，左侧板10-6、右侧板10-7及封板10-4都固定在u型底座10-1上，形成一封闭式结构，将定子10-2、动子10-3、动滑板10-图、第一直线导轨10-8都封闭起来，仅在下方留出一条供动滑板10-5左右运动的窄缝，非常有效的防止电梯井道的坠落物、铁屑等进入第一直线电机模组10内部，影响其正常运行。实施时，第一直线导轨10-8可以是直线导轨、精密滚轮、线性轴承、交叉滚子导轨等线性导向部件。
59.如图1和图4所示，连杆机构11与动滑板10-5相连，其具体包括第一连接轴11-1、连杆11-2和第二连接轴11-3。本实施例中，第一连接轴11-1和第二连接轴11-3均使用销轴，其中，第一连接轴11-1和第一直线电机模组10的动滑板10-5固定连接，第二连接轴11-3和门刀机构的上曲柄12-1固定连接，连杆11-2的两端分别与第一连接轴11-1、第二连接轴11-3转动连接，组成四杆机构。
60.如图1和图2所示，门刀机构12主要包括上曲柄12-1、下曲柄12-2、左刀片12-3、右刀片12-4、门刀底板12-5和门刀动钩12-6。门刀底板12-5固定于左侧轿门挂板14上，上曲柄12-1的中部、下曲柄12-2的中部与门刀底板12-5均转动连接，且上曲柄12-1、下曲柄12-2的转动中心在同一竖直线上；左刀片12-3竖直设置，并分别与上曲柄12-1和下曲柄12-2的左侧转动连接；右刀片12-4竖直设置，并分别与上曲柄12-1和下曲柄12-2右侧转动连接；门刀动钩12-6与门刀底板12-5转动连接，并与上曲柄12-1后面的轴伸端始终保持接触，具体通过弹簧(图未示)拉住，门机门机底板13上固定有与门刀动钩12-6相配合的门刀定钩20。门刀机构的工作原理为：门刀机构的上曲柄12-1逆时针转动时，左刀片12-3和右刀片12-4间距逐渐变小，直到将层门装置的门球21夹紧；反之，门刀机构的上曲柄12-1顺时针转动时，左刀片12-3和右刀片12-4之间的间距逐渐变大，松开门球21，直到将门刀动钩12-6和门刀定钩20钩上。
61.其中，活动构件数量为3个，分别是门刀机构12的上曲柄12-1、连杆11-2和动滑板10-5；低副数量为4个，包括1个移动副和3个转动副：分别为动滑板10-5和底座10-1组成的移动副、连杆11-2和第一连接轴11-1组成的旋转副、连杆11-2和第二连接轴11-3组成的旋转副、门刀机构上曲柄12-1和门刀底板12-5组成的旋转副。根据机构自由度计算公式：f＝3n-(2p1+p2)，其中n为活动构件数量，p1为低副数量，p2为高副数量，本实施例中，p2为0，得到此机构的自由度f＝3*3-2*4＝1。故此机构具有确定的运动，第一直线电机模组10的线性运动通过此连杆机构11可转化为门刀机构12的上曲柄12-1的转动。
62.如图1和图4所示，导向机构16包括第二导轨16-1、多个上滑轮16-2和多个下滑轮16-3，左侧轿门挂板14和右侧轿门挂板15上均安装了两个上滑轮16-2和两个下滑轮16-3，但不限于上下各安装两个滑轮，如可上下各安装三个以上滑轮，四个滑轮将第二导轨16-1上下牢牢卡住，左侧轿门挂板14和右侧轿门挂板15均可在第二导轨16-1上移动。实施时，导向机构16可以是动滑轮、直线导轨、线性轴承等可以线性导向的部件。所述导向机构16优选滑轮导向，结构简单，成本低。
63.如图1和图3所示，联动装置19包括左绳轮19-1、右绳轮19-2、连接绳19-3、左侧绳架19-4、右侧绳架19-5。其中，左绳轮19-1和右绳轮19-2分别位于第二导轨16-1的左右两侧，且均转动连接在门机门机底板13上，连接绳19-3在左绳轮19-1和右绳轮19-2上缠绕一圈，形成一封闭结构，连接绳19-3实施时可采用钢丝绳。左侧绳架19-4将连接绳19-3的下面和左侧轿门挂板14固定连接，右侧绳架19-5将钢丝绳19-3的上面与右侧轿门挂板15固定连接。第一直线电机模组10驱动左侧轿门挂板14沿第二导轨16-1移动的同时，通过连接绳19-3同步带动右侧轿门挂板15沿第二导轨16-1移动，从而带动左侧门板17和右侧门板18的同步相闭合或相分离。
64.图1为本实施例1电梯门机处于打开状态图，此时，门刀机构12将门球21夹紧，门刀机构12的上曲柄12-1处于最左侧位置。由于门刀机构12中的门刀动钩12-6的作用，门刀上曲柄12-1此时是刚性的，不能转动。当第一直线电机模组10驱动时，驱动力通过连杆机构11依次传递给门刀机构上曲柄12-1、门刀底板12-5、左侧轿门挂板14，从而带动左侧门板17运动，通过门球21带动层门装置同步运动，通过联动装置19带动右侧门板18同步运动。
65.图2为本实施例电梯门机刚关上时状态图，此时，门刀机构12还未动作，门刀机构12依然将门球21夹紧，门刀动钩12-6和门刀定钩20还未相互勾住。但是，此时门刀机构上曲柄12-1从不可转动的刚性状态变为可以转动的状态。
66.图3为本实施例电梯门机关上之后最终状态图，此时，门刀机构12已经动作，门刀机构12处于打开状态，不再夹紧门球21，门刀动钩12-6和门刀定钩20相互勾住。至此，完成了关门的所有动作，电梯可运行至下一楼层循环工作，开门动作和关门动作则完全相反。
67.综上，本发明实施例1一种电梯门机的具体工作过程如下：关门时，由于门刀机构12的上曲柄12-1处于不能转动的刚性状态，直线电机组件的动子10-3首先驱动左侧门板17运动，通过联动装置19和门刀机构12的作用，同时带动右侧门板18和层门装置同步运动；左侧门板17和右侧门板18关门后，门刀机构12的上曲柄12-1转变为可以转动的柔性状态，直线电机组件的动子10-3需要继续沿着第一直线导轨10-8运动一段，通过连杆机构11驱动门刀机构12的上曲柄12-1顺时针转动，松开门球21(此时左右门板不动)；开门时，直线电机组件的动子10-3首先需要沿着第一直线导轨10-8反向运动一段，通过连杆机构11驱动门刀机构12的上曲柄12-1逆时针转动，夹紧门球21(此时左右门板不动)，然后再驱动左右门板和层门装置同步打开，如此循环工作即可。
68.实施例2
69.如图7所示，为本发明实施例2所揭示的采用双直线电机模组驱动的电梯门机，与实施例1方案的区别在于取消了联动装置19，增加了一套用于驱动右侧轿门挂板15单独运动的第二直线电机模组30，具体通过连接板22将右侧轿门挂板15和右侧第二直线电机模组30直接固定连接，通过第一直线电机模组10驱动左侧轿门挂板14，第二直线电机模组30驱动右侧轿门挂板15，从而驱动左侧轿门挂板14和右侧轿门挂板15进行相向或背向运动，进而带动左侧门板17和右侧门板18进行关闭或打开。其余部分与实施例1完全相同，这里不做赘述。
70.本实施例2的采用双直线电机模组驱动的电梯门机的具体工作过程如下：关门时，首先，左侧第一直线电机模组10和右侧第二直线电机模组30同步驱动电梯门板从开门状态至关门状态；然后，右侧第二直线电机模组30停止运行，左侧第一直线电机模组10的动子
10-3继续沿着第一直线导轨10-8运动一段，通过连杆机构11驱动门刀机构12的上曲柄12-1顺时针转动，松开门球21，电梯可运行至下一楼层；开门时，左侧第一直线电机模组10的动子10-3先沿着第一直线导轨10-8反向运动一段，通过连杆机构11驱动门刀机构12的上曲柄12-1逆时针转动，夹紧门球21，然后，左侧第一直线电机模组10和右侧第二直线电机模组30再同步驱动电梯门板从关门状态至开门状态，如此循环工作即可。
71.本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。