升降设备控制系统和升降设备的制作方法

1.本发明涉及升降设备技术领域，尤其涉及一种升降设备控制系统和升降设备。


背景技术：

2.升降设备是一种能够在垂直上下通道上载运人员或货物升降的平台或半封闭平台式的机械设备或装置，在建筑、矿井竖井、风机塔筒等领域得到了广泛的应用。
3.升降设备作为机电一体化设备，可以利用电机控制运转。若升降设备在高空中突然出现机械或电气等故障，则会被困在高空中，无法正常上升或下降，这样，维修人员不得不在高空中对升降设备进行故障排查和检修，操作不方便，且会造成较大的安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明提供一种升降设备控制系统和升降设备，用以解决现有技术中升降设备被困高空中导致故障检修不方便且会造成较大安全隐患的问题。
5.本发明提供一种升降设备控制系统，包括：
6.电机；
7.设置于所述电机上的电机抱闸；
8.与所述电机抱闸连接的释放装置，所述释放装置用于打开所述电机抱闸；
9.储能电路；
10.开关电路，连接在所述电机的定子绕组和所述储能电路之间，所述开关电路用于在升降设备处于断电状态的情况下，将所述定子绕组与所述储能电路导通，以使所述储能电路储存所述电机的自激发电电能。
11.根据本发明提供的一种升降设备控制系统，所述开关电路包括第一接触器，所述第一接触器的常闭触点连接在所述定子绕组和所述储能电路之间；
12.所述第一接触器的常闭触点在所述升降设备处于断电状态的情况下闭合，在闭合状态下将所述定子绕组与所述储能电路导通。
13.根据本发明提供的一种升降设备控制系统，所述开关电路还包括第二接触器，所述第二接触器包括第一常开触点；
14.所述第一常开触点的第一端用于与电机驱动器的驱动端连接，第二端与所述定子绕组连接；
15.所述第一常开触点在所述第一接触器的常闭触点闭合时断开，在所述第一接触器的常闭触点断开时闭合；
16.所述第一常开触点在闭合时将所述电机驱动器和所述定子绕组导通。
17.根据本发明提供的一种升降设备控制系统，所述第一接触器的常开触点的第一端与所述第一常开触点的供电控制端连接，第二端用于与所述升降设备的供电电源连接；
18.所述第一接触器的常开触点用于在所述升降设备处于断电的状态下控制所述第一常开触点断开，在所述升降设备处于通电的状态下控制所述第一常开触点闭合。
19.根据本发明提供的一种升降设备控制系统，还包括控制器和第一常开开关；
20.所述第一常开开关连接在所述供电电源和所述第一接触器的常开触点的供电控制端之间，所述第一常开开关的供电控制端与所述控制器的第一控制端连接；
21.所述控制器用于在通电状态下通过所述第一控制端控制所述第一常开开关闭合，所述第一常开开关在闭合状态下将所述供电电源与所述第一接触器的常开触点的供电控制端导通。
22.根据本发明提供的一种升降设备控制系统，所述第二接触器还包括第二常开触点；
23.所述第二常开触点的第一端与所述第一接触器的常闭触点的供电控制端连接，第二端用于与所述升降设备的供电电源连接；
24.所述第二常开触点用于在所述升降设备处于断电的状态下控制所述第一接触器的常闭触点闭合，在所述升降设备处于通电的状态下控制所述第一接触器的常闭触点断开。
25.根据本发明提供的一种升降设备控制系统，还包括控制器和第二常开开关；
26.所述第二常开开关连接在所述供电电源和所述第二常开触点的供电控制端之间，所述第二常开开关的供电控制端与所述控制器的第二控制端连接；
27.所述控制器用于在通电状态下通过所述第二控制端控制所述第二常开开关闭合，所述第二常开开关在闭合状态下将所述供电电源与所述第二常开触点的供电控制端导通。
28.根据本发明提供的一种升降设备控制系统，所述第一接触器包括三个常闭触点，所述储能电路为三角接电容电路；
29.所述三角接电容电路包括三个三角接的电容器，所述三角接电容电路的三个角接点分别通过对应的一个所述常闭触点与所述定子绕组的三相接线端连接。
30.根据本发明提供的一种升降设备控制系统，所述释放装置为手动释放装置，所述手动释放装置用于在外力作用下打开所述电机抱闸。
31.本发明还提供一种升降设备，包括：
32.轿厢；
33.如上任一种所述的升降设备控制系统，所述升降设备控制系统与所述轿厢连接，所述升降设备控制系统用于控制所述轿厢的升降。
34.本发明提供的升降设备控制系统和升降设备，包括电机、设置于电机上的电机抱闸、与电机抱闸连接的释放装置、储能电路以及连接在电机的定子绕组和储能电路之间的开关电路；在升降设备发生故障处于断电状态的情况下，连接在电机的定子绕组和储能电路之间的开关电路可以将定子绕组与储能电路导通，此时可以通过释放装置打开电机抱闸，升降设备依靠自重下降做功，使电机工作在自激发电状态，储能电路储存该自激发电电能并提供给电机，使电机转轴受到反作用力，该反作用力可以转换为升降设备下降时的反作用力，减缓升降设备自重下降的速度，升降设备最终达到力矩平衡后缓慢下降。这样，可以在升降设备发生故障处于断电状态的情况下，将升降设备缓慢降至低处，方便维修人员检修，避免了高空检修带来的安全隐患。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是本发明实施例提供的升降设备控制系统的结构示意图之一；
37.图2是本发明实施例提供的升降设备控制系统的结构示意图之二；
38.图3是本发明实施例提供的升降设备控制系统的结构示意图之三；
39.图4是本发明实施例提供的升降设备控制系统的结构示意图之四；
40.图5是本发明实施例提供的升降设备控制系统的结构示意图之五；
41.图6是本发明实施例提供的升降设备的结构示意图。
具体实施方式
42.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.需要说明的是，本发明中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。
44.本发明实施例中提供的升降设备控制系统，可以应用于升降设备中，比如可以应用于建筑、矿井竖井、风机塔筒等领域的升降设备中，用于对升降设备进行升降控制。
45.图1示例性示出了本发明实施例提供的升降设备控制系统的结构示意图之一，参照图1所示，该升降设备控制系统可以包括电机110、设置于电机110上的电机抱闸120、与电机抱闸120连接的释放装置130、储能电路140以及连接在电机110的定子绕组和储能电路140之间的开关电路150。
46.其中，电机抱闸120是一种电磁机械刹车，当供电被切断时，可以将电机110的转轴锁死，完成抱闸功能。
47.释放装置130用于打开电机抱闸120。示例性的，该释放装置130可以是手动释放装置，该手动释放装置可以在外力作用下打开电机抱闸120。比如，该手动释放装置可以是插接于电机抱闸120上的机械手柄，当外力作用在该机械手柄上时，可以通过力矩作用打开电机抱闸。比如，该手动释放装置也可以是与电机抱闸120连接的机械传动机构，比如基于拉绳的机械传动机构，通过手动操作该机械传动机构可以打开电机抱闸120。
48.示例性的，该释放装置130也可以是电子释放装置，该电子释放装置中可以内置电池，通过电池为自身提供电能，该电子释放装置可以设置释放按键，当该按键被触发时打开电机抱闸120；或者，该电子释放装置也可以配置遥控器，通过遥控器触发电子释放装置的释放功能，将电机抱闸120打开。
49.开关电路150用于在升降设备处于断电状态的情况下，将电机110的定子绕组与储能电路140导通，以使储能电路140储存电机110的自激发电电能。当电机110处于自激发电状态时，该自激发电电能作用于电机110，可以在电机110的转轴提供反作用力。
50.示例性的，开关电路150可以是基于可控开关形成的电路，比如可以基于继电器、接触器等电气开关形成，也可以是基于二极管、三极管等单向导通器件形成的电路，还可以通过集成电路等实现。在升降设备处于断电状态的情况下，该开关电路150将电机110的定子绕组与储能电路140断开；在升降设备供电正常的情况下，该开关电路150将电机110的定子绕组与储能电路140导通。这样，升降设备在正常工作过程中，即供电正常的情况下，电机110和储能电路140处于断开的状态，储能电路140不会对电机110的运转产生影响。
51.本示例实施例提供的升降设备控制系统，包括电机、设置于电机上的电机抱闸、与电机抱闸连接的释放装置、储能电路以及连接在电机的定子绕组和储能电路之间的开关电路；在升降设备发生故障处于断电状态的情况下，连接在电机的定子绕组和储能电路之间的开关电路可以将定子绕组与储能电路导通，此时可以通过释放装置打开电机抱闸，升降设备依靠自重下降做功，使电机工作在自激发电状态，储能电路储存该自激发电电能并提供给电机，使电机转轴受到反作用力，该反作用力可以转换为升降设备下降时的反作用力，减缓升降设备自重下降的速度，升降设备在该反作用力的作用下最终达到力矩平衡后缓慢下降。这样，可以在升降设备发生故障处于断电状态的情况下，将升降设备缓慢降至低处，方便维修人员检修，避免了高空检修带来的安全隐患。
52.基于图1对应实施例的升降设备控制系统，在一种示例实施例中，可以基于接触器形成开关电路150。图2示例性示出了本发明实施例提供的升降设备控制系统的结构示意图之二，参照图2所示，开关电路150可以包括第一接触器km1，该第一接触器km1的常闭触点连接在电机110的定子绕组和储能电路140之间。其中，第一接触器km1的常闭触点在升降设备处于断电状态的情况下闭合，在第一接触器km1的常闭触点闭合状态下可以将电机110的定子绕组与储能电路140导通。
53.例如，在图2中，以电机110是直流无刷电机为例，其定子绕组的三相接线端u1、v1和w1分别通过第一接触器km1的三个常闭触点与储能电路140连接，三相接线端u1、v1和w1还用于与直流无刷电机驱动器连接。在通电状态下，电机110在直流无刷电机驱动器的驱动控制下运转，第一接触器km1的三个常闭触点打开，储能电路140与电机110断开，不影响电机110的正常运转。当升降设备发生故障时，外部的供电被切断，电机110会被电机抱闸120锁死，电机110停止运转；在断电状态下，第一接触器km1的线圈无电流流过，第一接触器km1的三个常闭触点闭合，储能电路140与电机110的定子绕组导通；这时，通过释放装置130打开电机抱闸120后，升降设备依靠自重下降，带动电机110反转，电机110和储能电路140可以相互作用，使升降设备缓慢下降。
54.本示例实施例提供的升降设备控制系统，通过第一接触器形成开关电路，可以利用第一接触器的常闭触点控制电机与储能电路的通断，系统电路的结构简单，成本较低。
55.基于图2对应实施例的升降设备控制系统，在一种示例实施例中，图3示例性示出了本发明实施例提供的升降设备控制系统的结构示意图之三，参照图3所示，开关电路150还可以包括第二接触器km2，第二接触器km2可以包括第一常开触点km2-1，该第一常开触点km2-1的第一端用于与电机驱动器的驱动端连接，第二端与电机110的定子绕组连接。其中，第一常开触点km2-1在第一接触器km1的常闭触点闭合时断开，在第一接触器km2的常闭触点断开时闭合；该第一常开触点km2-1在闭合时将电机驱动器和电机110的定子绕组导通。
56.例如，在图3中，以电机110是直流无刷电机为例，其定子绕组的三相接线端u1、v1
和w1分别通过第一常开触点km2-1的三个常开触点与直流无刷电机驱动器的驱动端u2、v2和w2对应连接。在通电状态下，第一常开触点km2-1的线圈处于有电流的状态，则其三个常开触点闭合，将电机110和直流无刷电机驱动器连通，电机110在直流无刷电机驱动器的驱动控制下运转；同时，在通电状态下，第一接触器km1的三个常闭触点打开，储能电路140与电机110断开，不影响电机110的正常运转。当升降设备发生故障时，外部的供电被切断，电机110会被电机抱闸120锁死，电机110停止运转；在断电状态下，第一接触器km1和第二接触器km2的线圈无电流流过，第一接触器km1的三个常闭触点闭合，第一常开触点km2-1的三个常开触点打开，储能电路140与电机110的定子绕组导通，电机110与直流无刷电机驱动器断开，这时，通过释放装置130打开电机抱闸120后，升降设备依靠自重下降，带动电机110反转，电机110和储能电路140可以相互作用，使升降设备缓慢下降。
57.本示例实施例提供的升降设备控制系统，利用第一接触器的常闭触点和第二接触器的第一常开触点互为相反通断状态的工作模式，能够保证升降设备在正常工作过程中不会受到储能电路的影响，且在断电状态下电机的自激发电不会对电机驱动器造成影响，提高了升降设备控制系统的安全性。
58.基于图3对应实施例的升降设备控制系统，在一种可选的实施方式中，可以由第一接触器控制第二接触器的第一常开触点的闭合和断开。例如，第一接触器km1中还可以包括常开触点，该常开触点的第一端与第一常开触点km2-1的供电控制端连接，通过该供电控制端控制是否向第一常开触点km2-1的线圈提供电流；第一接触器km1的常开触点的第二端用于与升降设备的供电电源连接。其中，第一接触器km1的常开触点用于在升降设备处于断电的状态下控制第二接触器的第一常开触点km2-1断开，在升降设备处于通电的状态下控制第二接触器的第一常开触点km2-1闭合。
59.这样，通过第一接触器控制第二接触器的第一常开触点，使第一接触器和第二接触器形成互锁的状态，可以在升降设备正常工作和发生故障之间实现功能的自动切换，电路结构简单，使用较方便。
60.进一步可选的，可以通过控制器控制一个第一常开开关，通过该第一常开开关的通断来控制第一接触器km1的常开触点的断开与闭合，进而通过第一接触器km1的常开触点的通断状态控制第二接触器的第一常开触点km2-1的通断状态。这样，可以通过控制器统一控制第一接触器km1的常开触点和第二接触器的第一常开触点km2-1的通断状态，避免系统控制逻辑出现混乱的情况，提高系统的安全性。
61.基于此，图4示例性示出了本发明实施例提供的升降设备控制系统的结构示意图之四，参照图4所示，该升降设备控制系统中还可以包括控制器160和第一常开开关k1，第一接触器km1中可以包括常闭触点km1-1和常开触点km1-2。第一接触器的常开触点km1-2的第一端与第一常开触点km2-1的供电控制端a1连接，通过该供电控制端a1控制是否向第一常开触点km2-1的线圈提供电流；第一接触器的常开触点km1-2的第二端用于与升降设备的供电电源连接。第一常开开关k1连接在供电电源和常开触点km1-2的供电控制端a2之间，第一常开开关k1的供电控制端与控制器160的第一控制端g1连接。
62.其中，控制器160用于在通电状态下通过第一控制端g1控制第一常开开关k1闭合，第一常开开关k1在闭合状态下可以将供电电源与常开触点km1-2的供电控制端a2导通。控制器160的第三控制端与电机抱闸120的受控端连接(图中未示出连线)，控制器160在通电
状态下还可以用于控制电机抱闸120的打开与锁住，电机抱闸120可以在电机110未被使能的情况下锁住电机110的转轴，以防止电机110的转轴意外转动。
63.示例性的，在本发明实施例中，储能电路140可以是三角接电容电路，该三角接电容电路中包括三个三角接的电容器c1、c2和c3，三角接电容电路c1、c2和c3的三个角接点分别通过常闭触点km1-1中对应的一个常闭触点与电机110的定子绕组的三相接线端u1、v1和w1连接。
64.示例性的，在图4中，该升降设备控制系统还可以包括电机驱动器170，电机110的三相接线端u1、v1和w1与电机驱动器170的驱动端u2、v2和w2对应连接。相应的，电机驱动器170的受控端与控制器160的第四控制端连接(图中未示出连线)，可以在控制器160的控制下对电机110进行驱动控制。
65.在本发明实施例中，电机110可以是直流无刷电机，相应的，电机驱动器170是直流无刷电机驱动器，直流无刷电机驱动器可以通过霍尔传感器对直流无刷电机的速率、定位等进行控制。电机110也可以是伺服电机，相应的，电机驱动器170是伺服驱动器。
66.下面以电机110是直流无刷电机、电机驱动器170是直流无刷电机驱动器、储能电路140是三角接电容电路为例，对图4所示的升降设备控制系统的工作原理进行描述。
67.根据图4所示的升降设备控制系统，在升降设备处于正常工作的情况下，供电电源可以向系统正常供电，控制器160通过第一控制端g1控制第一常开开关k1闭合，第一接触器km1的线圈处于有电流状态，第一接触器的常开触点km1-2闭合，则第一常开触点km2-1的线圈处于有电流的状态，第一常开触点km2-1闭合，此时，直流无刷电机驱动器170可以直接控制直流无刷电机110的输出扭矩和转动速度等，经过升降设备的机械传动机构实现升降设备的上升和下降。在上升时，直流无刷电机110驱动的功率大于升降设备自重及当前载重之和的功率，且从供电电源获取能量；在下降时，直流无刷电机110驱动的功率小于升降设备自重及当前载重之和的功率，能量消耗在制动电阻或者回馈电源中。可以实现上升和下降过程中的功率平衡。同时，在第一接触器km1的线圈处于有电流状态的情况下，第一接触器的常闭触点km1-1断开，三角接电容电路140和直流无刷电机110处于断开的状态，三角接电容电路140不参与直流无刷电机110的正常运转，不会对直流无刷电机110的正常运转产生影响。
68.在升降设备处于故障状态的情况下，供电电源向系统的供电被切断，此时，第一常开开关k1断开，控制器160无法控制第一接触器km1的线圈处于有电流的状态，第一接触器的常开触点km1-2断开，第二接触器km2的线圈处于无电流的状态，第二接触器的第一常开触点km2-1处于断开状态，直流无刷电机驱动器170和直流无刷电机110断开。在第一接触器km1的线圈处于无电流的状态下，第一接触器的常闭触点km1-1处于闭合状态，三角接电容电路140和直流无刷电机110导通。在通过释放装置130打开电机抱闸120后，升降设备在自重和当前载重的作用下开始下降，将下降过程中的重力做功消耗在机械或电气制动中，此时，由于升降设备的供电被切断，直流无刷电机110的定子绕组侧三角接连接的电容器和直流无刷电机110相互作用，使直流无刷电机110工作在自激发电状态，电容器可以储存自激发电的电能并提供给直流无刷电机110，从而在直流无刷电机110的转轴上产生反作用力，该反作用力可以转换为升降设备下降时重力的反作用力，随着升降设备及其当前载重的重力做功，升降设备最终会达到力矩平衡，以力矩平衡后的速度缓慢下降，该速度会小于升降
设备的额定运行速度，且不大于最大的安全要求速度。
69.这样，在升降设备发生故障处于断电状态的情况下，可以将升降设备缓慢降至低处，方便维修人员检修，避免了高空检修带来的安全隐患。而且，在三角接电容电路140和直流无刷电机110相互作用的情况下，通过第一常开触点km2-1断开直流无刷电机驱动器170和直流无刷电机110，可以使得直流无刷电机110在与三角接电容电路140相互作用的情况下不会对直流无刷电机驱动器170造成影响，提高了系统的安全性。
70.基于图3对应实施例的升降设备控制系统，在一种可选的实施方式中，也可以由第二接触器控制第一接触器的常闭触点的闭合和断开。例如，第二接触器km2中还可以包括第二常开触点，该第二常开触点的第一端与第一接触器km1的常闭触点的供电控制端连接，通过该供电控制端控制是否向第一接触器km1的线圈提供电流；该第二常开触点的第二端用于与升降设备的供电电源连接。其中，第二常开触点用于在升降设备处于断电的状态下控制第一接触器km1的常闭触点闭合，在升降设备处于通电的状态下控制第一接触器km1的常闭触点断开。
71.这样，通过第二接触器控制第一接触器的常闭触点，使第一接触器和第二接触器形成互锁的状态，可以在升降设备正常工作和发生故障时实现功能的自动切换，电路结构简单，使用较方便。
72.进一步可选的，可以通过控制器控制一个第二常开开关，通过该第二常开开关的通断来控制第二接触器km2的第二常开触点的断开与闭合，进而通过第二接触器km2的第二常开触点的通断状态控制第一接触器km1的常闭触点的通断状态。这样，可以通过控制器统一控制第一接触器km1的常闭触点和第二接触器km2的第二常开触点的通断状态，避免系统控制逻辑出现混乱的情况，提高系统的安全性。
73.基于此，图5示例性示出了本发明实施例提供的升降设备控制系统的结构示意图之五，参照图5所示，该升降设备控制系统中还可以包括控制器160和第二常开开关k2，第二接触器km2中可以包括第一常开触点km2-1和第二常开触点km2-2。第二常开开关k2连接在供电电源和第二常开触点km2-2的供电控制端a1之间，第二常开开关k2的供电控制端与控制器的第二控制端g2连接。
74.其中，控制器160可以用于在通电状态下通过第二控制端g2控制第二常开开关k2闭合，第二常开开关k2在闭合状态下可以将供电电源与第二常开触点km2-2的供电控制端a1导通。
75.与图4对应实施例的升降设备控制系统类同，在图5中，储能电路140可以是三角接电容电路，升降设备控制系统可以包括电机驱动器170。
76.以电机110是直流无刷电机、电机驱动器170是直流无刷电机驱动器、储能电路140是三角接电容电路为例，根据图5所示的升降设备控制系统，在升降设备处于正常工作的情况下，供电电源为系统正常供电，控制器160可以通过第二控制端g2控制第二常开开关k2闭合，使第二接触器km2的线圈处于有电流状态，此时第一常开触点km2-1和第二常开触点km2-2闭合，直流无刷电机驱动器170可以直接控制直流无刷电机110的运转；且第二常开触点km2-2的闭合状态使第一接触器km1的线圈处于有电流状态，第一接触器的常闭触点km1-1断开，三角接电容电路140不参与直流无刷电机110的正常运转，不会对直流无刷电机110的正常运转产生影响。
77.在升降设备处于故障状态的情况下，供电电源向系统的供电被切断，此时，控制器160无法控制第二常开开关k2闭合，第二接触器km2的线圈处于无电流的状态，第一常开触点km2-1和第二常开触点km2-2断开，则第一接触器的常闭触点km1-1处于闭合状态，三角接电容电路140和直流无刷电机110导通。此时通过释放装置130打开电机抱闸120后，升降设备可以在三角接电容电路140和直流无刷电机110的相互作用下缓慢下降。这样，在升降设备发生故障处于断电状态的情况下，可以将升降设备缓慢降至低处，方便维修人员检修，避免了高空检修带来的安全隐患。
78.同时，第一常开触点km2-1的断开状态，可以断开直流无刷电机驱动器170和直流无刷电机110，使得直流无刷电机110在与三角接电容电路140相互作用的情况下不会对直流无刷电机驱动器170造成影响，提高了系统的安全性。
79.本发明实施例还提供了一种升降设备，图6示例性示出了本发明实施例提供的升降设备的结构示意图，参照图6所示，升降设备600可以包括轿厢610和与该轿厢610连接的升降设备控制系统620，该升降设备控制系统610可以用于控制轿厢610的升降。
80.其中，升降设备控制系统620可以是上文任一实施例所述的升降设备控制系统，其结构和工作原理可参见上文的描述，此处不再赘述。
81.本发明实施例提供的升降设备，在发生故障处于断电状态的情况下，可以通过操作释放装置打开电机抱闸，此时，升降设备可以依靠重力下降，在下降过程中利用电机和储能电路的相互作用为电机的转轴提供反作用力，最终达到力矩平衡后缓慢下降。这样，可以在升降设备发生故障处于断电状态的情况下，将升降设备缓慢降至低处，方便维修人员检修，避免了高空检修带来的安全隐患。
82.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。