无线的电梯门厅固定装置的感应耦合电力.pdf

位于平台门口的固定装置(27)与框架(17)整体形成。通过设有芯部(70)和初级线圈(75)的感应耦合器(32)提供电力。芯部为薄铁氧体，并延伸超过位于线圈缠绕平面的线圈很多，以提供非常低的磁阻路径，以有效传递交流电力。

权利要求书
1.  一种感应能量耦合器，其包括：
初级线圈，
次级线圈，通过空气隙与所述初级线圈分开；
所述初级和次级线圈分别设有薄铁氧体芯部，带有围绕所述芯部的线圈；
各所述芯部的宽度从对应的线圈向外延伸，所述芯部的宽度和长度在所述空气隙的长度的2到10倍之间，厚度是所述宽度的5％到25％。

2.  根据权利要求1所述的磁性能量耦合器，其特征在于，所述初级和次级线圈被25到35毫米(1到1.4英寸)量级的间隙分开。

3.  根据权利要求1所述的磁性能量耦合器，其特征在于，
所述厚度在3毫米(0.12英寸)和30毫米(1.2英寸)之间；
所述长度在60毫米(2.4英寸)和300毫米(12英寸)的量级之间；
所述宽度在60毫米(2.4英寸)和300毫米(12英寸)的量级之间。

说明书无线的电梯门厅固定装置的感应耦合电力
技术领域
本发明涉及感应能量耦合，可用于向电梯门厅的固定装置，包括呼唤按钮灯，方向灯，和楼层指示器，提供电力，以减少建筑物的布线。在电梯位于平台时，可通过感应耦合电梯的电力向门厅的固定装置提供无线的电力。
背景技术
电梯系统在各层设有门厅固定装置，包括方向灯，门厅呼唤按钮，在某些情况下，设有电梯位置指示器。传统上，各层的门厅固定装置是通过穿过门厅的电线来提供能量的，通过另外设置的电线来提供各层和控制器之间的信号通讯，控制器通常位于机器间的升降通道的顶部。为了减少布线的数量，现代系统使用串联的通讯总线，其一般要求两个线用于通讯，两个线用于动力，灯和呼唤按钮各用一个总线。新建筑物布线要求大量的安装时间，并使得现有电梯的现代化非常困难。此外，在升降通道内工作很危险，如果可能应尽可能避免。
门厅固定装置的通讯已经通过无线电频率(或其他方式)的无线通讯实现了无线。但是，仍要求通过电线来提供电力，电线需要在初始构建电梯系统期间特别安装到建筑物内，或作为现代化的结果。
已经提出建议使用设置在电梯间和升降通道壁的大线圈，其具有很大空气隙，电梯系统的移动和静止部分之间的间隙可在30毫米(1.2英寸)，这是普通规范所要求的，这样当电梯间位于平台时，电力可从电梯间感应耦合到升降通道壁，向固定装置提供动力。还已经建议通过具有大C形芯部的线圈来有效地实现电梯间和升降通道壁之间的磁电力耦合。但是已经发现大线圈和带有大空气隙的大C形芯部不能以紧凑和高效的方式有效地传递必要的电力。
发明内容
本发明的目的包括：改进磁耦合，实现无接触的动力传递，提供改进的无接触电能传递，提供改进的无线电梯门厅固定装置的动力传递；和提供改进的电梯门厅固定装置的动力耦合，不需建筑物的布线可接收电力。
本发明发现了通过采用比线圈绕组大很多的铁氧体磁芯来提供初级绕组和次级绕组之间的大面积磁耦合，可实现电力传递的有效无线感应耦合。
根据本发明，磁性动力耦合器包括很小的铁氧体材料，具有通过要求的空气隙，如电梯/升降通道间隙，的大的低磁阻路径，因此节省了成本和空间，并减少了驱动电子线路的电压/电流要求。初级和次级都包括铁氧体芯部，绕组缠绕在铁氧体芯部上，所述铁氧体芯部被所述绕组沿所述绕组的长度围绕，并超过所述绕组宽度的一部分。所述铁氧体芯部的长度至少与所述绕组的长度相同，所述铁氧体磁芯的宽度和长度在初级绕组和次级绕组之间空气隙长度的2到10倍之间。根据本发明，感应动力耦合装置包括耦合高频电力(如数十千赫兹)，其可通过普通建筑的线电压整流得到的直流电驱动的H电桥来提供，这些器件构成了高频交流电源。在次级侧，接收到的高频信号可简单地进行整流，用于对电池充电，其可在需要时向固定装置提供电力。
根据本发明，电梯门厅固定装置的电力通过与电梯间的电源进行磁耦合来提供。
本发明提供了一种动力耦合，具有广泛地用途，例如，可省去安装电梯门厅固定装置所需的任何电力布线。
本发明的其他目的，特征和优点通过下面对如附图所示的示例性的实施例进行的详细介绍，可有更清楚的了解。
图1是电梯门厅门框的前视图，其上设有固定装置，并使用了根据本发明的作为动力源的磁耦合；
图2是图1的门厅门框的后视图；
图3是图1的门框和电梯间的部分剖开地部分顶视图；
图4是本发明的磁耦合的透视图。
向电梯门厅固定装置提供电力是本发明的用途的一个示例。
参考图1，电梯的平台14的门口13包括由门框17形成的升降通道门口16。门口16利用升降通道门19，20关闭，除非是在电梯间停留在平台14的时候(这时意味着停止和打开门)。门框包括呼唤组件22，其设有一个或两个门厅呼唤按钮，在传统的方式中，一个上行呼唤按钮23，一个下行呼唤按钮24。呼唤按钮可用LED或其他适当方式照亮，来显示已发出呼唤。门框17还包括灯固定装置27，设有一个或两个传统的方向箭头，如上行方向箭头28和下行方向箭头29，其可选择地照亮，表示电梯运行的方向。箭头可用高强度LED来照亮，或通过其他适当的方式，表示电梯间的运行方向。
固定装置22，27可通过本发明的感应耦合器32来提供电力，从图2可看的更清楚。
图2中，感应耦合器的次级绕组70显示出通过电缆50连接到灯固定装置27，再通过电缆51连接到呼唤固定装置22。电缆50，51设置在门框17内。灯固定装置27可设置电子组件54和能量储存装置，可以是电池55或特大的电容器，这些在现有技术中已存在。电子组件可包括接受来自感应耦合器次级32的高频电流的电路，进行整流，用电流对电池55进行充电，这些也是公知的，所属领域的技术人员都知道。电子组件54还包括与电梯控制器的通讯，如可通过无线电频率的电磁辐射来实现，监视电池55的剩余电力，并控制用于方向灯28，29，以及上行和下行门厅呼唤按钮23，24的电力。组件54可具有皮网络(Piconet)模块的形式，如共同待决的共有专利申请PCT/US02/32848所公开的，其可包括以该申请中所介绍方式使用的符合蓝牙规定的模块。需要的话可使用其他电子组件，可以非常低的能量消耗来工作并提供适当的控制和通讯。
高效的感应耦合器次级绕组70只有很少几匝绕线71，但具有很大的铁氧体磁芯72，如图3和4所示。在电梯间，感应耦合器初级绕组75，其类似耦合器次级绕组70，可接受来自H电桥80的高频能量(如大约20千赫兹)。响应传统的交流线电压83，H电桥80在整流器82提供的直流电流下工作，如现有技术已知道的，H电桥80的频率由振荡器81设定。
现在参考图4，耦合器32的初级75具有初级绕组86，缠绕在磁芯87，磁芯和绕组都可与次级70的绕组71和磁芯72相同。但是，为了减少初级绕组86的交流和直流阻抗，可包括平行驱动的2倍于次级线圈71的绕线，或更多，其尺寸相同。
为了避免损害到具有磁阻的附近结构，初级和次级绕组设有屏蔽件84，85，其至少与磁芯72，87一样大，屏蔽件用铝或其他非磁性材料制造。还可以在屏蔽件和各个磁芯之间设置空气隙。
磁芯70，75是铁氧体，以提供对磁场的最小磁阻。因此增加了动力从初级到次级的传递效率。
磁芯的宽度和长度的尺寸分别为L和W，应当为所要求的空气隙S的2到10倍。
磁芯的厚度T应当足够大，以防止磁芯饱和或过热。增加通过磁芯厚度T乘以磁芯长度L得到的截面积可减少饱和度和过热的可能性。但是L应当参考T来增加，以便使磁路空气隙的有效截面最大化。因此，保持磁芯的厚度T相对较小，小于宽度的25％，最好接近5％。最薄的磁芯，其小于宽度的5％，可使用，但是可能带来制造问题。确切的厚度由所用特定铁氧体的材料性质来决定。示例包括：
宽度W在60到300毫米之间；
长度L在60到300毫米之间；
厚度T在3到30毫米之间；
可选择各磁芯70，75的长度L以适应初级和次级线圈71，86的长度；但是在某些情况下，需要时磁芯可在线圈的两侧设置延长部，来增加耦合。