用于電梯系統(tǒng)的低剖面驅動單元的制作方法
【技術領域】
[0001]本文公開的主題一般涉及電梯系統(tǒng)的領域，且更具體地來說涉及用于電梯系統(tǒng)的低剖面驅動單元。
【背景技術】
[0002]電梯系統(tǒng)通常包括具有控制器和各種功率電子元件的驅動單元。該驅動單元產(chǎn)生用于機器將移動傳遞到電梯轎廂的驅動信號。現(xiàn)有電梯系統(tǒng)可以包括驅動單元所在的電梯井上方部位處的機房。較近期的電梯系統(tǒng)取消了機房以節(jié)省建筑空間。這些無機房電梯系統(tǒng)將驅動單元安裝在有空間的地方?，F(xiàn)有電梯系統(tǒng)將驅動單元設在電梯平臺之一的壁體內(nèi)。將驅動單元設在壁體內(nèi)需要在特定平臺處的壁體專門構造成具有容納驅動單元的凹進部、支承部件、檢修口等。定制一個壁體以便容納驅動單元增加了建筑物建造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)一個示范實施例，一種用于電梯系統(tǒng)的驅動單元包括多層供電電路板；在所述供電電路板的一個層中形成的第一 DC鏈路；在所述供電電路板的一個層中形成的第二DC鏈路；具有第一終端的第一開關，所述第一開關安裝到所述供電電路板的表面；將所述第一終端電耦合到所述第一 DC鏈路的第一過孔；具有第二終端的第二開關，所述第二開關安裝到所述供電電路板的表面；以及將所述第二終端電耦合到所述第二 DC鏈路的第二過孔；所述第一過孔將熱從所述第一開關傳導到所述第一 DC鏈路；所述第二過孔將熱從所述第二開關傳導到所述第二 DC鏈路。
[0004]根據(jù)另一個示范實施例，一種電梯系統(tǒng)包括沿著電梯井行進的電梯轎廂，所述電梯轎廂與電梯井相距一定間隙；將運動傳遞到所述電梯轎廂的機器；用于向所述機器提供驅動信號的驅動單元，所述驅動單元的尺寸設為契合在所述電梯轎廂與所述電梯井壁之間的間隙內(nèi)；以及用于向所述驅動單元提供DC功率的電池。
[0005]從下文結合附圖進行的描述，本發(fā)明實施例的其他方面、特征和技術將變得更為明顯。
【附圖說明】
[0006]現(xiàn)在參考附圖，其中這些附圖中相同的元件以相同方式編號。
[0007]圖1是示范實施例中的電梯系統(tǒng)的組件的框圖；
[0008]圖2示出示范實施例中的電梯系統(tǒng)的組件；
[0009]圖3示出示范實施例中的驅動單元的組件；
[0010]圖4是沿著圖3的直線4-4截取的剖面圖；
[0011]圖5是示范實施例中的供電電路板的透視圖；
[0012]圖6是示范實施例中的驅動單元的示意圖；以及
[0013]圖7示出示范實施例中的驅動單元的安裝。
【具體實施方式】
[0014]圖1是示范實施例中的電梯系統(tǒng)10的組件的框圖。電梯系統(tǒng)10包括AC功率12的來源，諸如主電力線路(例如，230伏特，單相)。AC功率12被提供到開關板14，開關板14可以包括斷路器、電表等。從開關板14，將AC功率提供到電池充電器16，電池充電器16將AC功率轉換成DC功率以對電池18充電。電池18對驅動單元20供電，并且電池18可以是鉛酸電池或其他類型的電池。驅動單元20包括控制電路板和供電電路板，正如本文進一步詳細描述的。供電電路板將來自電池18的DC功率轉換成驅動機器22的AC驅動信號。這些AC驅動信號可以是用于機器22中三相電動機的多相(例如，三相)驅動信號。要注意，電池18是驅動單元20的唯一電源，以及AC功率12不直接親合到驅動單元20。
[0015]圖2示出示范實施例中的電梯系統(tǒng)10的組件。驅動單元20包括親合到電池18 (例如，正DC電壓)的第一 DC鏈路30和耦合到電池18 (例如，負DC電壓或地線)的第二 DC鏈路32。一個或多個DC鏈路電容器34連接在第一 DC鏈路30與第二 DC鏈路32之間。逆變器分段使用開關40-40’來產(chǎn)生用于機器22的驅動信號。開關40耦合到第一 DC鏈路30且開關40’耦合到第二 DC鏈路32。開關40-40’可以是MOSFET晶體管，但是要理解，還可以使用其他開關類型。開關40-40’設在相支線(phase leg)中，每個相支線連接在第一 DC鏈路30和第二 DC鏈路32之間。在每個相支線中的開關40-40’的結(例如，源漏結)處提供AC終端97、98和99。AC終端97-99耦合到機器22的電動機繞組。在示范實施例中，機器22包括三相永磁同步電動機。圖2示出三相逆變器和三相電動機，但是實施例不限于特定相數(shù)。
[0016]驅動單元20作為轉換器工作，能夠將來自電池18的DC功率轉換成用于以電動運行模式驅動機器22的AC功率。驅動單元20還能夠在以再生模式工作時將來自機器22的AC功率轉換成用于對電池18充電的DC功率。正如本領域中公知的，電梯系統(tǒng)10使用機器22以再生模式產(chǎn)生AC功率。再生模式可能出現(xiàn)在空載電梯轎廂向上行進時或負載電梯轎廂向下行進時。再生模式可以包括機器22的再生制動器提供AC功率。AC終端97-99處接收的AC功率被轉換成DC功率以對電池18充電。
[0017]在電動運行模式期間，控制器50提供控制信號以導通和關斷開關40-40’以在每個AC終端97-99處產(chǎn)生AC驅動信號。AC驅動信號可以是可變頻率信號。在再生模式期間，控制器50提供控制信號以導通和關斷開關40-40’以將來自機器22的AC功率轉換成DC功率以用于對電池18充電。在每個AC終端97-99處提供電流傳感器44，以允許控制器50檢測電動運行模式和再生模式下每個AC終端97-99處的電流?？刂破?0可以使用執(zhí)行存儲在存儲介質中的計算機程序以執(zhí)行本文描述的操作的通用微處理器來實現(xiàn)。作為備選，控制器50可以采用硬件(例如，ASIC、FPGA等)或硬件/軟件組合來實現(xiàn)。控制器50還可以是電梯控制系統(tǒng)的一部分。
[0018]驅動單元20還包括動態(tài)制動電阻器60和動態(tài)制動開關62。動態(tài)制動開關62可以是MOSFET晶體管，但是要理解，還可以使用其他開關類型。在再生模式中，如果機器22處產(chǎn)生的電流過大，則動態(tài)制動開關62導通(例如，脈沖式開關)并且電流流經(jīng)動態(tài)制動電阻器60。通過動態(tài)制動電阻器60將過大電流耗散。要理解，可以在驅動單元20中采用多個動態(tài)制動電阻器60和動態(tài)制動開關62?？梢圆恍枰獎討B(tài)制動電阻器60和動態(tài)制動開關62，具體取決于電池18的類型。例如，鉛酸電池18可能無法吸收再生模式中產(chǎn)生的所有電流，從而促成對動態(tài)制動電阻器60和動態(tài)制動開關62的需求。鋰電池能夠吸收再生模式中產(chǎn)生的所有電流，從而無需動態(tài)制動電阻器60和動態(tài)制動開關62。
[0019]圖3示出示范實施例中的驅動單元20的組件。供電電路板70是承載驅動單元20某些組件的多層印刷電路板。圖4是沿著圖3的直線4-4截取的剖面圖。如圖3和圖4所示，供電電路板70承載第一 DC鏈路30和第二 DC鏈路32、開關40-40’、AC終端97-99、電流傳感器44、DC鏈路電容器34、動態(tài)制動電阻器60和一個或多個動態(tài)制動開關62。控制電路板72承載控制器50和關聯(lián)的組件，諸如安全邏輯件、通信端口等。控制板72示出為緊鄰供電電路板70，但是要理解，也可以采用其他安裝布置。
[0020]如圖3所示，開關40-40’設在標記為U、V和W的三個相支線中。AC終端97_99與相支線中每一個關聯(lián)并連接到機器22。每個相支線可以采用如圖2所示的多于兩個的開關40-40’。如圖3和圖4所示，相支線U包括多個開關40，這些開關40經(jīng)由供電電路板70的頂層上的第一 DC匯流條31并聯(lián)到第一 DC鏈路30。相支線U包括多個開關40’，這些開關40’經(jīng)由供電電路板70的頂層上的第二 DC匯流條33并聯(lián)到第二 DC鏈路32。相支線V和W以相似方式構造。為了增加逆變器的供電能力，可以通過延長匯流條31和33并將另一行開關40-40’添加到供電電路板70來擴充開關組40-40’。
[0021]功率電路板70設計成具有低剖面，從而允許驅動單元20安裝在窄空間中，正如本文進一步描述的。圖4是沿著圖3的直線4-4截取的剖面圖。如圖4所示，第一 DC鏈路30和第二 DC鏈路32形成為多層供電電路板70內(nèi)的內(nèi)部導電層(例如，銅)。形成第一 DC鏈路30和第二 DC鏈路32的層可以是不共面的。AC終端97-99也形成為多層供電電路板70內(nèi)的層。形成AC終端97-99的層可以是共面的。開關40-40’安裝在多層供電電路板70的頂部上。穿通供電電路板70形成過孔90-90’以提供用于層之間的連接。圖4示出經(jīng)由過孔90連接到第一 DC鏈路層30的第一 DC匯流條31。圖4示出經(jīng)由過孔90’連接到第二DC鏈路層32的第二 DC匯流條33。第一 DC匯流條31可以與第二 DC匯流條33共面。
[0022]圖4的開關40具有連接(例如，焊接)到第一 DC匯流條31的終端。圖4的開關40’具有連接(例如，焊接)到第二 DC匯流條33的終端。開關40和開關40’(即，開關40的源極和開關40’的漏極)之間的結經(jīng)由過孔92連接到AC終端97。動態(tài)制動開關62具有通過過孔經(jīng)供電電路板70連接到第二 DC鏈路32的源極終端。動態(tài)制動匯流條37可以在供電電路板70的頂表面上形成，如圖5所示。動態(tài)制動開關62具有連接到動態(tài)制動匯流條37的漏極終端。動態(tài)制動匯流條37可以經(jīng)供電電路板70連接到動態(tài)制動電阻器60。
[0023]圖4中還示出的是位于供電電路板70底部上的導電層和導熱層(例如銅)201和203。底層201經(jīng)由過孔90電連接且熱連接到第一 DC鏈路30和第一 DC匯流條31。底層203經(jīng)由過孔90’電連接且熱連接到第二 DC鏈路32和第二 DC匯流條33。底層201和203提供增加的熱擴散以放大冷卻能力。此外，底層201和203增加導電材料的量，這樣能夠允許尚電流。
[0024]在示范實施例中，可以將散熱器安裝在供電電路板70的底側，與第一底層201、終端97和第二底層203中的一個或多個熱相通。散熱器與第一底層201、終端97和第二底層203中的一個或多個之間的熱連通性可以通過諸如電絕緣傳熱膠箔的導熱介質來提供。此夕卜，可以將組件(例如，開關