本發(fā)明涉及電梯領(lǐng)域，特別涉及一種磁懸浮電梯及懸浮控制系統(tǒng)和懸浮控制方法。

背景技術(shù)：

伴隨經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷深入，我國的電梯行業(yè)正經(jīng)歷著一個高速發(fā)展期。我國電梯產(chǎn)量從1990年的1.03萬臺增長到2010年的36.5萬臺，年復(fù)合增長率19.5%，國內(nèi)電梯需求量從2000年的僅3.72萬臺增長到2010年的32.97萬臺，到2010年底，我國電梯保有量超過160萬臺。

我國對節(jié)能電梯的需求量較大，需求增長強(qiáng)勁，2008 年-2014 年的復(fù)合增長率將達(dá)27.27%，大大超過了我國電梯總體需求的增長速度。高性能釹鐵硼永磁材料作為節(jié)能電梯曳引機(jī)的核心零部件，其市場需求必將隨節(jié)能電梯的發(fā)展而快速增長。每臺節(jié)能電梯約需使用6kg高性能釹鐵硼永磁材料。按此估算，2009年，我國節(jié)能電梯行業(yè)需使用高性能釹鐵硼永磁材料1,014噸，預(yù)計(jì)到2014年，我國節(jié)能電梯行業(yè)需使用高性能釹鐵硼永磁材料達(dá)3,123噸。2006-2014年中國節(jié)能電梯行業(yè)對高性能釹鐵硼永磁材料需求變化情況。

而相比于電梯市場的迅猛發(fā)展，電梯的技術(shù)發(fā)展卻一直停滯不前，在如何實(shí)現(xiàn)節(jié)省電梯運(yùn)行能源消耗、如何提升乘坐體驗(yàn)、如何實(shí)現(xiàn)高精度控制等方面，沒有取得實(shí)質(zhì)性的突破。

而隨著磁懸浮技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步，整體技術(shù)已經(jīng)非常成熟，將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用到電梯上，擺脫傳統(tǒng)的液壓拉動式方式，將對電梯行業(yè)影響深遠(yuǎn)，造成巨大的革新。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提供了一種磁懸浮電梯及懸浮控制系統(tǒng)和懸浮控制方法，本發(fā)明具有運(yùn)行速度快、用戶體驗(yàn)好、控制精度高、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種磁懸浮電梯，其特征在于，所述磁懸浮電梯包括：轎體；所述轎體的頂部設(shè)置有頂部磁體，底部設(shè)置有底部磁體，左邊設(shè)置有三個完全一樣的左磁體；右邊設(shè)置有三個完全一樣右磁體；所述磁懸浮電梯還包括：位于底部的底部懸浮裝置，頂部的頂部懸浮裝置；左側(cè)的左懸浮裝置和右側(cè)的右懸浮裝置。

所述底部懸浮裝置、頂部懸浮裝置、左懸浮裝置和右懸浮裝置的內(nèi)部都設(shè)置有懸浮控制系統(tǒng)；所述頂部磁體與底部磁體的異極相對設(shè)置。

所述左磁體和右磁體的異極相對設(shè)置。

所述系統(tǒng)包括懸浮磁極、位置傳感器、加速度傳感器、前級處理電路、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、熔斷器、整流橋、電源、主控制器、斬波器、上位控制終端、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器和示波器；所述懸浮磁極信號分別信號連接于位置傳感器、加速度傳感器和斬波器；所述位置傳感器信號連接于前級處理電路；所述加速度傳感器信號連接于前級處理電路；所述前級處理電路信號連接于第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器信號連接于主控制器；所述主控制器分別信號連接于上位控制終端、斬波器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器信號連接于示波器；所述斬波器信號連接于熔斷器；所述熔斷器信號連接于整流橋；所述整流橋信號連接于電源。

所述懸浮磁極，用于根據(jù)斬波器發(fā)送過來的電流強(qiáng)度生成不同強(qiáng)度的磁場，進(jìn)而推動轎體運(yùn)動；所述位置傳感器，用于實(shí)時獲取轎體的位置信息；所述加速度傳感器，用于實(shí)時獲取轎體的加速度信息；所述前級處理電路，用于將傳感器獲取的信號進(jìn)行放大，以及將信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換和濾波；所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；所述主控制器，用于根據(jù)接收到的信號，控制系統(tǒng)的運(yùn)行，進(jìn)而控制電梯的運(yùn)行狀態(tài)；所述斬波器，用于將電壓值固定的直流電，轉(zhuǎn)換為電壓值可變的直流電源，進(jìn)而控制懸浮磁極產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度；所述熔斷器，用于當(dāng)電流超過規(guī)定值時，以本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，斷開電路；所述整流橋，用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電；所述電源，用于給系統(tǒng)運(yùn)行提供能源；所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將主控制器發(fā)送過來的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，并發(fā)送至示波器進(jìn)行顯示分析；所述上位控制終端，用于對整個系統(tǒng)進(jìn)行上位控制。

所述主控制器為DSP處理器；所述斬波器為具有高輸入電流變化率的H型斬波器。

一種懸浮控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：系統(tǒng)啟動，在主控制器中建立懸浮控制模型；

步驟2：電源為懸浮控制系統(tǒng)進(jìn)行供電，電流經(jīng)整流橋進(jìn)行整流后，將整流后的電流經(jīng)熔斷器發(fā)送至斬波器；

步驟3：此時，位置傳感器和加速度傳感器將感應(yīng)到的位置信息和加速度信息發(fā)送至前級處理電路，經(jīng)前級處理電路和第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器處理后發(fā)送至主控制器；

步驟4：主控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息，控制斬波器的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而控制懸浮磁極產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度；

步驟5：主控制器將接收到的傳感器信息發(fā)送至示波器和上位控制終端。

所述懸浮控制模型建立的方法為：

步驟1：忽略磁體內(nèi)部的漏磁通，得出懸浮系統(tǒng)的數(shù)學(xué)方程為：

;

;

;

;

其中，為懸浮質(zhì)量，為電磁力，為外部干擾力，為電磁鐵電壓，QUOTE為電磁鐵電流，為線圈匝數(shù)，為線圈電阻，為有效磁面積，為等效氣隙，為實(shí)際懸浮氣隙， 為真空磁導(dǎo)率，為鐵心磁導(dǎo)率，為磁路在鐵心和軌道中的總長度，為永磁體的剩余矯頑力，為永磁體的剩磁，為永磁體的厚度；

該方程即為懸浮控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。

采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明產(chǎn)生了以下有益效果：

1、數(shù)字控制，實(shí)時性強(qiáng)：本發(fā)明的電梯系統(tǒng)采用DSP處理器進(jìn)行控制，既保證了計(jì)算和控制的實(shí)時性，又能充分發(fā)揮數(shù)字控制的諸多優(yōu)點(diǎn)。。

2、用戶體驗(yàn)好：本發(fā)明的電梯采用磁力作為電梯運(yùn)行的來源，力的作用不通過直接接觸產(chǎn)生，電梯運(yùn)行和停止的整個過程中，更加平滑，用戶體驗(yàn)更好。

3、節(jié)約能源：本發(fā)明的電梯，由于運(yùn)行過程中基本是處于懸浮狀態(tài)，除了重力以外，沒有其他阻力阻礙電梯的運(yùn)行，達(dá)到相同的速度，在運(yùn)行過程中消耗的能源更少。

4、運(yùn)行速度快：本發(fā)明的電梯，幾乎已經(jīng)沒有摩擦力帶來的阻力，直接通過磁力推動，加速更快，速度也更快。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種磁懸浮電梯及懸浮控制系統(tǒng)和懸浮控制方法的電梯構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的一種磁懸浮電梯及懸浮控制系統(tǒng)和懸浮控制方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書（包括任何附加權(quán)利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

本發(fā)明實(shí)施例1中提供了一種磁懸浮電梯,電梯結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

一種磁懸浮電梯，其特征在于，所述磁懸浮電梯包括：轎體；所述轎體的頂部設(shè)置有頂部磁體，底部設(shè)置有底部磁體，左邊設(shè)置有三個完全一樣的左磁體；右邊設(shè)置有三個完全一樣右磁體；所述磁懸浮電梯還包括：位于底部的底部懸浮裝置，頂部的頂部懸浮裝置；左側(cè)的左懸浮裝置和右側(cè)的右懸浮裝置。

所述底部懸浮裝置、頂部懸浮裝置、左懸浮裝置和右懸浮裝置的內(nèi)部都設(shè)置有懸浮控制系統(tǒng)；所述頂部磁體與底部磁體的異極相對設(shè)置。

所述左磁體和右磁體的異極相對設(shè)置。

所述系統(tǒng)包括懸浮磁極、位置傳感器、加速度傳感器、前級處理電路、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、熔斷器、整流橋、電源、主控制器、斬波器、上位控制終端、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器和示波器；所述懸浮磁極信號分別信號連接于位置傳感器、加速度傳感器和斬波器；所述位置傳感器信號連接于前級處理電路；所述加速度傳感器信號連接于前級處理電路；所述前級處理電路信號連接于第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器信號連接于主控制器；所述主控制器分別信號連接于上位控制終端、斬波器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器信號連接于示波器；所述斬波器信號連接于熔斷器；所述熔斷器信號連接于整流橋；所述整流橋信號連接于電源。

所述懸浮磁極，用于根據(jù)斬波器發(fā)送過來的電流強(qiáng)度生成不同強(qiáng)度的磁場，進(jìn)而推動轎體運(yùn)動；所述位置傳感器，用于實(shí)時獲取轎體的位置信息；所述加速度傳感器，用于實(shí)時獲取轎體的加速度信息；所述前級處理電路，用于將傳感器獲取的信號進(jìn)行放大，以及將信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換和濾波；所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；所述主控制器，用于根據(jù)接收到的信號，控制系統(tǒng)的運(yùn)行，進(jìn)而控制電梯的運(yùn)行狀態(tài)；所述斬波器，用于將電壓值固定的直流電，轉(zhuǎn)換為電壓值可變的直流電源，進(jìn)而控制懸浮磁極產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度；所述熔斷器，用于當(dāng)電流超過規(guī)定值時，以本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，斷開電路；所述整流橋，用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電；所述電源，用于給系統(tǒng)運(yùn)行提供能源；所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將主控制器發(fā)送過來的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，并發(fā)送至示波器進(jìn)行顯示分析；所述上位控制終端，用于對整個系統(tǒng)進(jìn)行上位控制。

所述主控制器為DSP處理器；所述斬波器為具有高輸入電流變化率的H型斬波器。

本發(fā)明實(shí)施例2中提供了一種磁懸浮電梯及懸浮控制系統(tǒng)，電梯結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示：

一種懸浮控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：系統(tǒng)啟動，在主控制器中建立懸浮控制模型；

步驟2：電源為懸浮控制系統(tǒng)進(jìn)行供電，電流經(jīng)整流橋進(jìn)行整流后，將整流后的電流經(jīng)熔斷器發(fā)送至斬波器；

步驟3：此時，位置傳感器和加速度傳感器將感應(yīng)到的位置信息和加速度信息發(fā)送至前級處理電路，經(jīng)前級處理電路和第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器處理后發(fā)送至主控制器；

步驟4：主控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息，控制斬波器的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而控制懸浮磁極產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度；

步驟5：主控制器將接收到的傳感器信息發(fā)送至示波器和上位控制終端。

所述懸浮控制模型建立的方法為：

步驟1：忽略磁體內(nèi)部的漏磁通，得出懸浮系統(tǒng)的數(shù)學(xué)方程為：

;

;

;

;

其中，Q為懸浮質(zhì)量，為電磁力，為外部干擾力，為電磁鐵電壓，為電磁鐵電流， 為線圈匝數(shù)，為線圈電阻，為有效磁面積，為等效氣隙，為實(shí)際懸浮氣隙，為真空磁導(dǎo)率，為鐵心磁導(dǎo)率，為磁路在鐵心和軌道中的總長度，為永磁體的剩余矯頑力，為永磁體的剩磁，為永磁體的厚度；

該方程即為懸浮控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。

本發(fā)明實(shí)施例3中提供了一種磁懸浮電梯及懸浮控制系統(tǒng)和懸浮控制方法，電梯結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示：

一種磁懸浮電梯，其特征在于，所述磁懸浮電梯包括：轎體；所述轎體的頂部設(shè)置有頂部磁體，底部設(shè)置有底部磁體，左邊設(shè)置有三個完全一樣的左磁體；右邊設(shè)置有三個完全一樣右磁體；所述磁懸浮電梯還包括：位于底部的底部懸浮裝置，頂部的頂部懸浮裝置；左側(cè)的左懸浮裝置和右側(cè)的右懸浮裝置。

所述底部懸浮裝置、頂部懸浮裝置、左懸浮裝置和右懸浮裝置的內(nèi)部都設(shè)置有懸浮控制系統(tǒng)；所述頂部磁體與底部磁體的異極相對設(shè)置。

所述左磁體和右磁體的異極相對設(shè)置。

所述系統(tǒng)包括懸浮磁極、位置傳感器、加速度傳感器、前級處理電路、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、熔斷器、整流橋、電源、主控制器、斬波器、上位控制終端、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器和示波器；所述懸浮磁極信號分別信號連接于位置傳感器、加速度傳感器和斬波器；所述位置傳感器信號連接于前級處理電路；所述加速度傳感器信號連接于前級處理電路；所述前級處理電路信號連接于第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器信號連接于主控制器；所述主控制器分別信號連接于上位控制終端、斬波器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器信號連接于示波器；所述斬波器信號連接于熔斷器；所述熔斷器信號連接于整流橋；所述整流橋信號連接于電源。

所述懸浮磁極，用于根據(jù)斬波器發(fā)送過來的電流強(qiáng)度生成不同強(qiáng)度的磁場，進(jìn)而推動轎體運(yùn)動；所述位置傳感器，用于實(shí)時獲取轎體的位置信息；所述加速度傳感器，用于實(shí)時獲取轎體的加速度信息；所述前級處理電路，用于將傳感器獲取的信號進(jìn)行放大，以及將信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換和濾波；所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；所述主控制器，用于根據(jù)接收到的信號，控制系統(tǒng)的運(yùn)行，進(jìn)而控制電梯的運(yùn)行狀態(tài)；所述斬波器，用于將電壓值固定的直流電，轉(zhuǎn)換為電壓值可變的直流電源，進(jìn)而控制懸浮磁極產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度；所述熔斷器，用于當(dāng)電流超過規(guī)定值時，以本身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，斷開電路；所述整流橋，用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電；所述電源，用于給系統(tǒng)運(yùn)行提供能源；所述第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將主控制器發(fā)送過來的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，并發(fā)送至示波器進(jìn)行顯示分析；所述上位控制終端，用于對整個系統(tǒng)進(jìn)行上位控制。

所述主控制器為DSP處理器；所述斬波器為具有高輸入電流變化率的H型斬波器。

一種懸浮控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：系統(tǒng)啟動，在主控制器中建立懸浮控制模型；

步驟2：電源為懸浮控制系統(tǒng)進(jìn)行供電，電流經(jīng)整流橋進(jìn)行整流后，將整流后的電流經(jīng)熔斷器發(fā)送至斬波器；

步驟3：此時，位置傳感器和加速度傳感器將感應(yīng)到的位置信息和加速度信息發(fā)送至前級處理電路，經(jīng)前級處理電路和第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器處理后發(fā)送至主控制器；

步驟4：主控制器根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息，控制斬波器的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而控制懸浮磁極產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度；

步驟5：主控制器將接收到的傳感器信息發(fā)送至示波器和上位控制終端。

所述懸浮控制模型建立的方法為：

步驟1：忽略磁體內(nèi)部的漏磁通，得出懸浮系統(tǒng)的數(shù)學(xué)方程為：

;

;

;

;

其中，為懸浮質(zhì)量，為電磁力，為外部干擾力，為電磁鐵電壓，為電磁鐵電流， 為線圈匝數(shù)，為線圈電阻，為有效磁面積，為等效氣隙，為實(shí)際懸浮氣隙，為真空磁導(dǎo)率，為鐵心磁導(dǎo)率，為磁路在鐵心和軌道中的總長度，為永磁體的剩余矯頑力，為永磁體的剩磁，為永磁體的厚度；

該方程即為懸浮控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。

本發(fā)明的電梯系統(tǒng)采用DSP處理器進(jìn)行控制，既保證了計(jì)算和控制的實(shí)時性，又能充分發(fā)揮數(shù)字控制的諸多優(yōu)點(diǎn)。。

本發(fā)明的電梯采用磁力作為電梯運(yùn)行的來源，力的作用不通過直接接觸產(chǎn)生，電梯運(yùn)行和停止的整個過程中，更加平滑，用戶體驗(yàn)更好。

本發(fā)明的電梯，由于運(yùn)行過程中基本是處于懸浮狀態(tài)，除了重力以外，沒有其他阻力阻礙電梯的運(yùn)行，達(dá)到相同的速度，在運(yùn)行過程中消耗的能源更少。

本發(fā)明的電梯，幾乎已經(jīng)沒有摩擦力帶來的阻力，直接通過磁力推動，加速更快，速度也更快。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。