专利名称：在牵引绳轮内带外转子和马达的电梯机器的制作方法
技术领域：
本公开涉及电梯驱动机。更具体而言，本公开涉及一种电梯驱动机，其具有附连到该驱动机的绳轮的转子。
背景技术：
典型牵引电梯系统包括安置于井道中的轿厢和配重；使轿厢与配重互连的多个绳索；以及，具有与绳接合的牵引绳轮的机器。牵引电梯的驱动机具有牵引绳轮和电动马达，牵引绳轮具有用于电梯的提升绳的凹槽，电动马达或者直接地或者通过传动装置驱动牵引绳轮。通过牵引绳轮的旋转来驱动绳，牵引绳轮的旋转导致轿厢和配重在井道内重新定位。牵引机器和其相关联的电子设备以及外围电梯构件，诸如调速器和安全特征件，容纳于位于井道附近的机房中。常规牵引机器使用交流(AC)永磁体提升马达，该提升马达在转子中具有永磁体以便改进机器效率。但常规机器受限于相对较低的工作周期和低速度。电梯驱动机的物理尺寸影响电梯井和/或建筑物本身的大小，这取决于机器位于哪里。当机器放置于电梯井中或电梯井旁侧或者在机房中时，机器的大小相对于所需空间有一定重要性。常规构造的无齿轮电梯机器中遇到的问题之一为其较大的大小和重量。这种马达占据相当大的空间且难以运输到现场并安装。在较大电梯机器中，将扭矩从驱动马达传输到牵引绳轮可成为问题。这些类型的机器的大小较大且不对称。这对于马达的电驱动强加了特殊要求以允许全面利用马达且马达的大小变得使用不便。需要专用设备和较大起重机来在结构的构造期间使得这些马达就位。另外，马达和机器以及所需面积的大小可大于电梯井道的截面积的大小，这再一次需要专用安装布置。特殊要求通常会导致复杂的系统或高成本，或者复杂的系统和高成本。因此在本领域中存在对于开发这种电梯系统的需要其高效地利用可用空间且在较宽范围的电梯应用上满足工作负荷和速度要求。另外，存在对于具有这样的机器的需要 其可靠地操作且其较为紧凑，特别是为了使得其更易于安装于电梯井中。还存在对于相对容易制造和设计上多样化的机器的需要。
发明内容
在一方面，用于电梯的驱动机具有可旋转的驱动绳轮，可旋转的驱动绳轮具有内表面和外表面，外表面用于接纳提升绳。转子附连到绳轮的内表面。定子连接到固定中空轴，其中绳轮和转子定位成绕固定中空轴的中心线旋转。多个轴承放置于轴与转子之间。在另一方面，一种用于电梯的驱动机具有机器框架和筒体，筒体具有第一侧、第二侧、内径和外径，其中外径形成绳轮。该机器还具有转子，其附连到筒体的内径；附连到该机器框架的第一支承结构和第二支承结构；以及，中空轴，其在第一端附连到第一支承结构且在第二端附连到第二支承结构。定子附连到中空轴。筒体在该筒体的各个相应侧通过第一轴承和第二轴承连接到轴，得到包含于筒体内的马达。在另一方面，一种用于电梯的驱动机具有筒体，筒体具有第一侧、第二侧、内径和外径，其中外径形成绳轮。该机器还具有转子，其附连到筒体的内径。第一支承结构和第二支承结构附连到中空轴。定子也附连到中空轴且第一轴承和第二轴承连接到筒体的各个相应侧以将筒体安装到轴上。各个轴承具有附连到该中空轴的固定内圈和固定到该筒体的各个相应侧的旋转外圈。
图1是用于电梯的驱动机的透视图。图2是用于电梯的驱动机的截面透视图。图3是用于电梯的驱动机的截面正视图。图4是用于电梯的驱动机的截面图，其示出了通过马达的冷却空气流动。
具体实施例方式图1是在用于电梯的框架12上的驱动机10的透视图。驱动机10包括冷却系统 14，带绳轮18的筒体16，电箱20、轴22、支承件24a和24b以及制动系统26。支承件24a 和24b提供用于安装轴22的结构。筒体16和绳轮18被设计成绕轴22的中心轴线旋转。 筒体16附连到绳轮18上。备选地，筒体16和绳轮18为单个结构。绳轮18包含用于绳或缆线的凹槽，绳或缆线附连到电梯轿厢上和/或配重上。筒体16和绳轮18由金属、合金和类似材料构成。支承件24a和24b还提供用于安装冷却系统14和电箱20的结构。制动系统26 附连到外筒体16上且还可附连到支承件24a和24b上。电箱20可为NEMA或镀锌钢箱，且包含用于驱动机10的电连接件、端子和控制件。电线(未图示)将从电箱20延伸且连接到电源以提供电功率来运行驱动机10。冷却系统14包括附连到流体导向结构的流体移动装置且用于降低驱动机10的温度。制动系统26邻近筒体16安装且也可具有附连到支承件24a和24b的构件。制动系统26接合筒体16以减缓或阻止筒体16绕轴22的旋转。框架12由结构支承件28和30制成。如图所示的那样，两个结构支承件28大体上彼此平行，且附连到支承件24a和24b的底表面上。结构支承件30为横档，以向框架12 提供额外的结构完整性。框架12从表面(例如，建筑物中的机房的地板)抬升驱动机10 且保证筒体16能绕轴22自由旋转。图2为框架12上的驱动机10的截面透视图。驱动机10包括冷却系统14，带绳轮 18的外筒体16，电箱20、支承件24a和24b和制动系统26，它们已经在先前描述过。在此视图中，筒体16具有位于中央的侧部32和从其延伸的外盘17。侧部和外盘17可制成单个部件或者可为联接在一起的单独部件。外盘17可为钢、铸铁或类似材料。制动系统26接纳外盘17。当向外盘17施加摩擦力时，筒体16将减缓或阻止转动，且因此外盘17充当制动盘。侧部32处于筒体16的各端处且充当马达端盖。侧部32还提供对绳轮18的支承。绳轮18包含接纳电梯系统的绳的一系列凹槽 34。绳轮18可由铸铁构成。转子36附连到与凹槽34相对的绳轮18的径向内侧。转子36 和绳轮18固定在一起，使得这些零件可绕轴22的中心轴线旋转。转子36为盘，其具有通过任何合适的方法附连到该盘的永磁体。永磁体可具有不同的形状且可分成沿径向并排地放置或者在轴向上一个放置在另一个后方的构件磁体。转子36还可包括在磁体与绳轮18 之间的场铁芯。定子38 (与转子36)直接相邻且同轴地定位于转子36内。转子36和定子38形成马达，马达使得绳轮18旋转。定子38为金属线绕组，且可为槽绕组，槽绕组形成用于驱动机10的马达的电枢。定子固结到轴22上。轴22为具有中心轴线的中空管，由金属制成。 轴22的中空管允许轴22充当用于冷却系统14的流体流动路径以及用于线束44的外壳。 线束44为自定子到电箱20的电引线。轴22的第一端邻近电箱20终止，而轴22的第二端邻近冷却系统14的鼓风机外壳终止。轴22在两端由支承件24a和24b支承。如图1和图2所示的那样，支承件24a和 24b可为彼此的镜像复制件。支承件24a和24b图示为包含中央“Α”形，其具有从水平线延伸的侧部支撑件，侧部支撑件向下延伸到邻近成角度的腿的下表面，但在其它实施例中，支承件24a和24b能具有不同的几何形状。筒体16形成用于转子36和定子38的马达外壳，而转子36和定子38又形成用于驱动机10的马达。筒体16、绳轮18和转子36包括驱动机10的旋转部件。这个旋转组件通过轴承42可旋转地安装于固定轴22上。支承件24a和24b定位轴22，使得旋转组件能自由地旋转而不会与安装表面干涉。备选地，框架12能定位于支承件24a和24b下方且在轴22与上面固定有驱动机10的安装表面之间添加额外距离。图3是用于电梯的驱动机10的另一方面的截面正视图。同样，驱动机10包括冷却系统14，带绳轮18的外筒体16，电箱20，支承件24a和24b和制动系统26。在此实施例中，筒体16包含侧部32，提供对绳轮18的支承。侧部32充当包括转子36和定子38的马达构件的壳体。由于不存在从侧部32沿径向向外延伸的制动盘，制动系统26已移动，但在应用时仍将提供摩擦来减缓或阻止筒体16旋转。筒体16的侧部32附连到轴承保持器48， 其保证了马达的旋转组件相对于轴22维持在所需位置。定子38包括固定到轴22上的铁芯且具有由绕组区域38a和38c表示的若干离散绕组。绕组包含由区域38b表示的中空中央区域。这种线圈绕组的布置减小了马达以及因此驱动机10的质量。备选地，区域38b包含填料材料或者为铁芯。引线40从电箱20延伸， 穿过中空轴22且在孔口 52处离开，在孔口 52处，它们连接到定子38的绕组。图4为说明驱动机10的冷却的截面图。带有绳轮18的筒体16、冷却系统14、电箱20和制动系统26在图4中示出。冷却系统14包括连接到管道14b的鼓风机14a，管道 14b连接到中空轴22。由箭头A所表示的空气流由冷却系统14的鼓风机14a造成。如图所示，空气流A在入口孔口 60处进入轴22。轴22包含多个沿周向且沿轴向间隔开的出口孔口(在通气孔上方)62，通过出口孔口 62，空气流A在沿径向向外的路径上继续而经过定子38。在此实施例中，定子38具有由间隙64分开的一系列层压件。具有磁性层压件堆叠的定子限制了由于感应电流所造成的损失。孔口 62与定子38的线圈绕组中的间隙64对准。空气流继续通过在定子38与转子36之间的间隙50，且通过筒体16的侧部32内的孔口 66和68离开。必须移除在驱动机10操作期间所产生的热。空气流A冷却驱动机10的构件，以防止高操作温度，高操作温度能影响马达和驱动机10的其它构件的性能或损坏它们。驱动机10的筒体16包含外盘17。在此实施例中，外盘17为制动盘且连接到绳轮
618。制动系统26包含制动钳46，制动钳46接合外盘17，其为本领域中常见的。这些(部件)连接到电梯控制系统(未图示)以减缓驱动机10或将驱动机10保持就位。外盘17可与绳轮18制成为单个部件。备选地，外盘17和侧部支承件32构造为单个部件，或者外盘 17、侧部支承件32和绳轮18可全都单独地制造且在后来附连而联接在一起。转子36通过轴承42安装到轴22上。轴承42包含固定到轴22的固定内圈和附连到侧部支承件32的旋转外圈。驱动机10还可包含定位系统70。定位系统70将测量或检测定子和转子36的速度和磁场的相对位置，且充当位置反馈装置。然后沿着电梯控制系统来传递这条信息，且该信息用于控制提升马达操作，提升马达操作又用于在附连到驱动机10的井道内定位电梯轿厢。在一方面，定位系统70可包括充当绝对值编码器的环。该编码器环包围在筒体16 上的突出凸缘且通过轴承而联接到凸缘，这是本领域中常见的。编码器的另一部分固定到轴22上。编码器检测转子36的永磁场磁体的位置，且由电梯控制系统基于所检测的位置来控制供应给定子38的电枢绕组的电流的相位。定位系统70能检测在或者顺时针方向或者逆时针方向中行进的绳轮18的速度和旋转距离。备选地，定位系统可包括光学传感器或机械传感器，诸如接触转子36的滑轮。带有绳轮18和侧部支承件32的筒体16以及转子36和定子38可关于中心线CL 对称。带有绳轮18的筒体16和转子38同轴地对准且关于轴22和定子36同心。在绳轮 18的内径上的转子36的位置允许驱动机10的马达和绳轮18对称。驱动机10的马达的对称性允许更平滑的操作且减小电梯系统中的振动，以及减小驱动机10的长度和大小。轴22为中空结构。定子38附连到轴22且组件为固定的。因此，轴22并不经历与活动轴相关联的应力。这允许轴22为更轻的结构，因为轴22经历可忽略的疲劳荷载。常规旋转轴典型地由具有已知的疲劳和应力额定值的钢构成。中空轴22能由很多种材料构成。轴22可为铸造的且包含在图4中示出的通气孔62。此外，铸造轴22能包含有益于马达和驱动机10操作的许多特征。轴22也可机械加工为包括关键特征。举例而言，图1和图2中的轴22包含邻近定子36的最大壁厚，具有用于轴承挡边(bearing land)的机械加工区域来定位轴承42，且包含可逐渐缩小以用于将轴22安装到支承件24上的更薄的壁厚。 另外，对于固定轴22和具有固定内圈的轴承42，引线能在一个轴承42的内圈的正下方沿着在轴22中制成的槽延伸。而且，对于外转子马达设计，马达具有比常规内转子马达更低的质量。更小的马达设计得到具有更大空气间隙直径的外部转子36，这会针对相同马达扭矩输出产生更短的马达长度。马达在绳轮18内且与绳轮18同心，而不是如常规机器邻近绳轮。马达的更小的大小和对称性意味着机房布局更容易且更多样性。另外，对于对称的机器，轴承负荷均勻地分布于轴承42之间，这有益于驱动机10的设计。马达的减小的大小和质量导致驱动机10 更低的成本。尽管参考优选实施例描述了本发明，但本领域技术人员将认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下可做出形式和细节的变化。
权利要求
1.一种用于电梯的驱动机，包括可旋转的驱动绳轮，其具有内表面和带有用于接纳提升绳的至少一个凹槽的外表面； 转子，其附连到所述绳轮的内表面； 固定中空轴；定子，其连接到所述固定中空轴，其中所述定子、所述转子和所述绳轮绕所述固定中空轴的中心线同心地定位；在所述轴与转子之间的多个轴承。
2.根据权利要求1所述的驱动机，其特征在于，还包括 安装于所述绳轮附近的制动机构。
3.根据权利要求1所述的驱动机，其特征在于，所述转子包括永磁体。
4.根据权利要求1所述的驱动机，其特征在于，还包括 电力控制箱；以及引线，其从所述定子通过所述固定中空轴延伸到所述电力控制箱。
5.根据权利要求1所述的驱动机，其特征在于，所述定子包括带有多个层压件的定子绕组，其中各个层压件与相邻层压件分开以形成多个间隙。
6.根据权利要求5所述的驱动机，其特征在于，还包括空气冷却系统，其包括连接到所述固定中空轴的第一端上的鼓风机； 其中所述固定中空轴包含多个出口孔口，所述出口孔口与所述间隙对准以形成从所述鼓风机通过所述轴且通入所述定子内的空气飞行路径。
7.一种用于电梯的驱动机，包括 机器框架；具有第一侧、第二侧、内表面和外表面的筒体，其中所述外表面形成绳轮；附连到所述筒体的内表面的转子；附连到所述机器框架的第一支承结构和第二支承结构；在第一端处附连到所述第一支承结构且在第二端处附连到所述第二支承结构的中空轴；以及附连到所述中空轴且同心地定位于所述转子中的定子；其中所述筒体可旋转地且同心地定位于所述转子内，所述转子在所述筒体的各个相应侧通过第一轴承和第二轴承连接到所述轴；以及其中所述定子和转子构成包含于所述筒体内的马达。
8.根据权利要求7所述的驱动机，其特征在于，还包括 安装到所述中空轴上的位置反馈装置。
9.根据权利要求7所述的驱动机，其特征在于，所述中空轴提供外壳，所述外壳用于将所述定子连接到电源的布线组件的一部分。
10.根据权利要求7所述的驱动机，其特征在于，还包括 附连到所述第一支承结构的空气循环系统。
11.根据权利要求10所述的驱动机，其特征在于，所述空气循环系统具有连接到所述中空轴的鼓风机，且其中所述中空轴和所述筒体的第一侧和第二侧包含多个孔口，以产生用于从所述鼓风机起在所述驱动机内循环空气的流动路径。
12.根据权利要求11所述的驱动机，其特征在于，所述定子包含在多个线圈之间的多个间隙，所述多个间隙在所述驱动机内限定所述流体流动路径。
13.根据权利要求7所述的驱动机，其特征在于，还包括附连到所述筒体的所述第一侧和第二侧中的至少一个上的制动盘。
14.根据权利要求13所述的驱动机，其特征在于，还包括 邻近至少一个制动盘定位的制动机构。
15.根据权利要求7所述的驱动机，其特征在于，所述第一轴承和第二轴承包含外部旋转圈和静止内圈。
16.一种用于电梯的驱动机，包括具有第一侧、第二侧、内表面和外表面的筒体，其中所述外表面形成绳轮； 附连到所述筒体的内表面的转子； 第一支承结构和第二支承结构；在第一端处附连到所述第一支承结构且在第二端处附连到所述第二支承结构的中空轴；附连到所述中空轴且同心地定位于所述筒体和所述转子内的定子；以及连接到所述筒体的各个相应侧的第一轴承和第二轴承，各个轴承具有附连到所述中空轴的静止内圈和固定到所述筒体的各个相应侧的旋转外圈。
17.根据权利要求17所述的驱动机，其特征在于，所述中空轴沿着所述轴的长度包含变化的壁厚，且壁厚在邻近所述定子处最大。
18.根据权利要求18所述的驱动机，其特征在于，所述中空轴包含邻近所述最大壁厚制造的两个轴承挡边。
19.根据权利要求17所述的驱动机，其特征在于，所述轴包含在所述轴的壁中的多个孔口。
20.一种空气循环系统，其连接到所述中空轴以用于供应空气，以便通过所述轴的壁中的孔口传送到所述定子。
全文摘要
用于电梯的驱动机(10)具有可旋转的驱动绳轮(18)，可旋转的驱动绳轮(18)具有内表面和外表面，外表面具有用于接纳提升绳的至少一个凹槽(34)。转子(36)附连到绳轮(18)的内表面。定子(38)连接到固定中空轴(22)，其中定子(38)、转子(36)和驱动绳轮(18)绕固定中空轴(22)的中心线同心地定位。多个轴承(42)放置于该轴(22)与转子(36)之间。
文档编号B66B5/00GK102471028SQ200980160478
公开日2012年5月23日 申请日期2009年7月10日 优先权日2009年7月10日
发明者J·L·赫巴, M·J·哈德斯蒂, Z·斯特尔布切尔 申请人:奥的斯电梯公司