电磁导靴专利技术综述

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中图分类号：O361.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）18-0012-01

第一章 电磁导靴技术发展状况

1.1 主要发展技术

纵观电磁导靴技术的发展历史，一是在传统的滚轮导靴或者滑动导靴的基础上，采用电磁技术取代滚轮和滑块，或者是辅助滚轮和滑块，引导轿厢沿着导轨运动；一是直线电机导轨导靴结构，其中导轨为由磁性材料制作的磁感应元件，导靴为设置在轿厢或对重上的励磁磁铁和电枢。

对于直线电机导轨导靴结构，因其建造比较昂贵、复杂，所以对其结构做出了不同的尝试，比如将导轨导靴设计成横截面呈U字型，或将导轨导靴设计成横截面呈圆形，或将导轨导靴设计成沿井道纵向方向为倒八字型等等，直线电机导轨导靴结构完全脱离了传统导轨导靴结构的物理接触型引导关系，其以非接触式的形式引导轿厢沿着井道进行升降运动，能够很好地提高电梯运行的稳定性和舒适性。

而对于另一电磁导靴技术，其主要经历了无滚轮/滑块的电磁导靴结构、辅助滚轮/滑块的电磁导靴结构、与滚轮/滑块共存的电磁导靴结构、E字形电磁导靴结构四个发展时期。其中，70年代至80年代初期，为克服滚轮或滑块与导轨之间因接触而产生的振动，出现了以US4754849A为代表的专利文献，其提出采用电磁导靴取代滚轮导靴和滑块导靴；而从80年代后期开始，以JPH02-23185A为代表的专利文献，提出利用电磁技术控制滚轮或滑块的硬度或刚度，该硬度或刚度的大小决定滚轮或滑块与导轨之间的挤压力大小；90年代中期开始，有提出在电梯上同时设置电磁导靴和滚轮/滑块导靴，当轿厢运行时使用电磁导靴，导靴以与导轨非接触的形式引导轿厢运行，当轿厢停止时使用滚轮/滑块导靴，导靴以与导轨接触的形式引导轿厢，此时，电磁铁芯为导轨一侧的相对侧敞开作为磁极面的コ字形铁芯，而一对励磁线圈卷绕在电磁铁芯的两脚部；而E字形电磁导靴由奥蒂斯在US5379864A中首先提出，其中的E字形电磁铁芯在导轨的两侧面和顶端面上分别形成相对向的磁极面，两个励磁线圈卷绕在电磁铁芯的两侧脚部。

E字形电磁铁芯是电磁导靴发展至今的主流趋势，最初的E字形电磁铁芯一体形成，其由一个电磁铁整体加工形成，在两侧脚部分别套入励磁线圈（如JPH09-208153A），这种结构的电磁铁由两个励磁线圈分别形成各自的磁路，该两个磁路在电磁铁芯的中央方脚形成公共磁路，即两个磁路的磁通量在电磁铁芯的中央方脚部分形成叠加，而电磁铁芯的两侧脚部只有各自的磁路产生的磁通量，这就导致三部分的磁通量难以达到平衡，即E字形电磁铁芯的两侧脚部和中央方脚分别与导轨两侧面和端面形成的三个间隙大小难以准确地控制，使得该导靴抑制轿厢振动的效果不佳。

为解决上述问题，JP2010-58909A等提出，不仅在电磁铁芯两侧方的磁极部上安装主励磁线圈，还利用铁芯的比较短的中央方脚的磁极部上安装第三励磁线圈，如此，不但可以使E字形电磁铁芯的两侧脚部和中央方脚分别与导轨两侧面和端面形成的三个间隙大小得以准确地控制，还可以实现电磁铁的小型轻量以及控制器的低容量化。

1.2 重要申请人

电磁导靴专利文献的申请人主要为日本的三菱电机株式会社、东芝株式会社、日立电梯以及美国的奥蒂斯电梯公司。从20世纪70年代开始，三菱电机株式会社便对如何解决电梯在运行过程中的振动问题提出了专利申请，几十年来，随着电梯形式的发展变化，三菱电机就电磁导靴领域进行了各种尝试，同时也提出了多种形式的电磁导靴的专利申请。

东芝株式会社于90年代初指出，限于该时期的电梯形式，轿厢的振动主要来自于导轨的变形，因而可以不设置间隙传感器，而通过电磁装置吸收从滚轮中传递来的导轨变形量。而从90年代末开始，东芝株式会社对如何改进E字形电磁导靴的引导效果提出了大量的专利申请，如CN1111501C描述的就是如何改进E字形电磁单元，使得在保障必须的磁力的同时能够较为容易地制造磁力产生机构，并就不同形状的导轨作出了具体的分析；CN101506081A中指出轿厢由E字形电磁导靴引导运行时，引导所需的电力较之传统的接触式滑块/滚轮导靴要小，但是使轿厢从导轨分离时（即导引开始时），瞬间所需要的电力较大，该篇专利的目的就是为了减小轿厢导引开始时电磁导靴的电力消耗；CN101386388 A和CN101475113 A的目的是提供一种即便是因导轨的形状等对传感器信号产生干扰，仍能进行稳定的磁控制的E字形电磁导靴； CN101875463 A的目的是一种既能驱动E字形电磁导靴又能驱动滚轮的驱动机构，即使得具备滚轮的电磁导靴结构简单化；CN102009894A的目的是在维持稳定的悬浮力的同时减小E字形导靴的体积；CN102009895A的目的是提供一种不受周围温度变化的E字形电磁导靴；CN102009878 A的目的是如何降低电磁导靴的待机功耗；JP2011-63429 A的目的是提供一种能够防止因轿厢内乘客走动而引起误操作的电磁导靴结构；JP2011-111261 A的目的是提供一种能够相对于导轨准确定位的电磁导靴装置等等。

日立电梯关于电磁导靴的专利申请主要集中在90年代，一系列专利如JPH06-15930A等，其主题都是讲述如何通过检测轿厢速度和导靴与导轨之间的间隙来控制电磁线圈中的电流大小。

而奥的斯公司的专利申请则分为两个时期，90年代的专利文献主要描述如何检测轿厢在左右方向、前后方向以及竖直方向上的运动趋势，并结合导轨的位错控制通电线圈的电流大小，并公开了大量的计算公式以及计算方法（如US5368132A等等）；2000年后，奥的斯公司的专利申请也在各方面对电磁导靴进行了说明，并提出了一些与近年发展的主流趋势不同的电磁导靴结构。

E字形电磁铁芯是电磁导靴发展至今的主流趋势，东芝株式会社和奥蒂斯电梯公司这两大申请人在该方面提出了大量的专利申请。最初的E字形电磁铁芯一体形成，其由一个电磁铁整体加工形成，在两侧脚部分别套入励磁线圈；后期，E字形电磁铁芯则逐渐发展成在电磁铁芯两侧方的磁极部上安装主励磁线圈，利用铁芯的比较短的中央方脚的磁极部来安装第三励磁线圈，以实现电磁铁的小型轻量以及控制器的低容量化的效果。