ES2217372T3 - Optimizacion de la corriente de magnetizacion en motores de induccion lineal. - Google Patents

Abstract

SE OPTIMIZA LA CORRIENTE DE MAGNETIZACION GENERADA EN UN MOTOR DE INDUCCION LINEAL (16, 18) QUE IMPULSA LAS PUERTAS DE LA CABINA DE UN ASCENSOR (12). LA CORRIENTE DE MAGNETIZACION SE ESTABLECE EN UN NIVEL BAJO PARA MODOS DE ACCIONAMIENTO DE PUERTAS QUE REQUIEREN BAJOS NIVELES DE EMPUJE, COMO RETENIDAS ABIERTAS (80) Y RETENIDAS CERRADAS (76). EL NIVEL DE CORRIENTE DE MAGNETIZACION SE AUMENTA PARA MODOS DE ACCIONAMIENTO DE PUERTAS QUE REQUIEREN MAYORES NIVELES DE EMPUJE, COMO CIERRE (82) O APERTURA (78). LA OPTIMIZACION DE LA CORRIENTE DE MAGNETIZACION EN MOTORES DE INDUCCION LINEAL REDUCE EL SOBRECALENTAMIENTO Y AUMENTA LA EFICIENCIA ENERGETICA.

Description

Optimización de la corriente de magnetización en motores de inducción lineal.

La presente invención se refiere a sistemas de ascensor y, más particularmente, a motores de inducción lineales que operan las puertas de la cabina del ascensor.

En sistemas de ascensores convencionales, las puertas de la cabina del ascensor se abren y se cierran selectivamente por un motor eléctrico giratorio que acciona conjuntos mecánicos, que incluyen típicamente una serie de partes móviles tales como cajas de engranajes, un juego de brazos de accionamiento y mecanismos articulados. Un inconveniente importante en los sistemas de puertas de cabina del ascensor existentes es su propensión a desalineaciones, que necesitan ajustes y dan como resultado altos costes de mantenimiento. Asimismo, las desalineaciones degradan el rendimiento del sistema de tal modo que las funciones de apertura y cierre de las puertas no son consistentemente suaves.

Los motores lineales pueden proporcionar potencialmente una alternativa a los sistemas operativos de puerta convencionales eliminando los mecanismos articulados y los problemas asociados con los mismos. Los motores lineales incluyen típicamente una unidad primaria de motor y una unidad secundaria de motor. El secundario del motor y el primario del motor se mueven más allá más allá uno de otro para abrir y cerrar las puertas de la cabina del ascensor. Típicamente, los motores lineales tienen un espacio de aire magnético mucho mayor entre las partes del motor que los motores giratorios convencionales. Para compensar el mayor espacio de aire, los motores lineales deben funcionar con un nivel de corriente mucho más alto que los motores convencionales. El nivel mayor de corriente genera calor y puede dar como resultado un sobrecalentamiento. El problema de sobrecalentamiento en motores lineales de los sistemas de puerta de la cabina del ascensor resulta exacerbado debido a que el motor lineal está situado en un ambiente de espacio limitado y el calor no puede disiparse fácilmente. El sobrecalentamiento es altamente indeseable dado que produce como resultado pérdidas de eficiencia y puede provocar un cortocircuito. Por tanto, debe controlarse un aumento de temperatura en los motores lineales.

El documento EP-A-0676527 describe un sistema que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1.

La presente invención se caracteriza en la descripción de D1 por las características de la parte caracterizante de la reivindicación 1.

La reducción de la corriente de magnetización durante los modos de funcionamiento que requieren niveles significativamente inferiores de empuje reduce el aumento de temperatura prohibitivo en el primario del motor. Adicionalmente, la optimización de la corriente de magnetización reduce las pérdidas de energía en el primario del motor.

Una ventaja de un sistema de esta clase es que se reduce el consumo de potencia. Otra ventaja es que se aumenta la vida de los transistores.

Se describirá ahora una realización de la invención a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos anexos, en los cuales:

La figura 1 es una representación en perspectiva esquemática de un sistema que opera las puertas de la cabina del ascensor en un ascensor;

La figura 2 es una vista lateral esquemática en sección transversal del sistema de la figura 1, tomada a lo largo de la línea 2-2; y

La figura 3 es un diagrama de flujo lógico de alto nivel que muestra la optimización de la corriente de magnetización usada en el sistema de la figura 1.

Haciendo referencia a la figura 1, un sistema 10 que opera la puerta de la cabina del ascensor, para abrir y cerrar un par de puertas 12 de la cabina del ascensor suspendidas de un par de sustentadores 14, incluye un par de primarios 16 de motor móviles fijados permanentemente a los sustentadores respectivos 14 de puerta y un secundario 18 de motor fijado a una ménsula superior 20 sujeto a una imposta 22 de la cabina del ascensor (no mostrada).

Haciendo referencia a la figura 2, cada uno de los primarios 16 del motor móvil incluye un devanado primario 24 y un contrahierro 26 separado del devanado primario 24 por una serie de separadores 28 de motor. El devanado primario 24 incluye una unidad 30 de hierro con un devanado 32 envuelto alrededor del mismo. Se define un espacio de aire magnético entre el devanado primario 24 y el contrahierro 26. Cada primario 16 de motor móvil se fija permanentemente a los sustentadores 14 de puerta por medio de una serie de pernos 36 que atraviesan el contrahierro 26 y los separadores 28 de motor.

El secundario 18 del motor se extiende a lo largo de la cabina del ascensor y se encaja entre el contrahierro 30 y el devanado primario 28 a medida que se desplazan a su través los primarios 16 del motor, que abren y cierran las puertas 12 de la cabina del ascensor. El secundario 18 del motor se fabrica a partir de un metal eléctricamente conductivo.

El secundario 18 del motor se fija de forma móvil a la ménsula superior 20 en dos extremos de la misma, según se puede ver mejor en la figura 1. El secundario 18 del motor se monta en la ménsula superior 20 sobre un separador 40 para permitir que el contrahierro 26 se desplace entre la ménsula superior 20 y el secundario 18 del motor.

Se fija permanentemente un primer sistema de posicionamiento 42 a la ménsula superior 20 e incluye un codificador 44 directamente acoplado a una polea codificadora 46. Una polea guía 48 va dispuesta en el extremo opuesto de la ménsula superior 20. Un cable correspondiente 50, que se extiende sobre la polea codificadora y la polea guía, se fija a cada puerta 12 de la cabina del ascensor.

Un segundo sistema de posicionamiento 54 incluye una serie de sensores 56 dispuestos sobre la ménsula superior 20 en coincidencia con una serie de aberturas 58 formadas dentro del sustentador 14 de puerta.

Una caja de controlador 60 de puerta se dispone sobre la parte superior de la cabina del ascensor (no mostrada) y mediante un cable eléctrico 61 se comunica con una caja de terminación 62 fijada a la parte superior de la ménsula superior 20. Un par de cables flexibles 64 surgen de la caja de terminación 62 y conectan la caja de terminación 62 con cada primario 16 de motor. Se envía una señal desde el primer sistema de posicionamiento 42 al controlador 60 de puerta a través de un primer cable 68. Un segundo cable 70 transporta una señal desde el segundo sistema de posicionamiento 54 hasta el controlador 60 de puerta. Los sistemas de posicionamiento primero y segundo 42, 54 determinan la velocidad y dirección de las puertas 12 de la cabina del ascensor.

El controlador 60 de puerta incluye una unidad de procesador, tal como un microprocesador. La unidad de procesador incluye una CPU, ROM, RAM, buses y puertos de entrada/salida todos ellos adecuadamente interconectados como se comprenderá mejor por los versados en la técnica. La rutina de la figura 3 se codifica y se almacena adecuadamente, por ejemplo, en una ROM, RAM, etc. y se busca y se ejecuta por la CPU, según sea apropiado.

En funcionamiento, a medida que se suministra tensión a los primarios 16 del motor por medio de los cables flexibles 64, la corriente total genera flujo y empuje. Como es bien conocido en la técnica, utilizando algoritmos desarrollados para controlar motores de inducción giratorios convencionales, la parte de la corriente total que genera flujo es corriente de magnetización (I_{d}) y la parte de la corriente total que genera empuje es corriente de empuje (I_{q}). La corriente total es una suma de vectores de la corriente de empuje y la corriente de magnetización. Un intervalo de niveles de corriente de magnetización puede producir un empuje dado. Puede producirse un nivel de empuje inferior por un ajuste bajo, medio o alto de la corriente de magnetización. Sin embargo, si un ajuste alto de corriente de magnetización produce un bajo nivel de empuje, se genera más calor del necesario en el primario del motor y puede dar como resultado un sobrecalentamiento. Asimismo, para un empuje alto es necesario un alto nivel de corriente de magnetización.

Las puertas de la cabina del ascensor tienen típicamente cuatro modos. Los dos primeros modos, abierto y cerrado, significan eventos finales en respuesta a una orden seleccionada. Los otros dos modos, abriendo y cerrando, son eventos de transición. Cada modo de las puertas de la cabina del ascensor requiere diversos grados de empuje. La operación de apertura es muy agresiva y requiere la máxima potencia disponible del motor. El cierre normal tiene un límite de fuerza al que no se le permite superar los ciento treinta y tres newtons (133 N), según se establece por el código del ascensor. Ambas operaciones de mantener abierto y mantener cerrado requieren un empuje significativamente menor. Sin embargo, si existe alguna interferencia con cualquiera de estos dos modos, tal como tirando de las puertas para cerrarlas durante el modo de mantenerlas abiertas o tirando de las puertas para abrirlas durante el modo de mantenerlas cerradas, debe aumentarse el nivel de empuje hasta un valor capaz de resistir tales reacciones adversas.

Haciendo referencia a la figura 3, un diagrama de flujos gobierna la lógica del controlador. Cuatro modos de operación, cerrado 76, abriendo 78, abierto 80 y cerrando 82 se muestran dentro de recuadros con un ajuste de corriente de magnetización descrito a continuación. Por tanto, para los modos de mantener cerrado 76 y mantener abierto 80, el ajuste de la corriente de magnetización es bajo. Para la operación de apertura 78, el nivel de la corriente de magnetización se establece alto. Para la operación de cierre 82, el nivel de la corriente de magnetización se establece medio. Los eventos inesperados 84-88 se muestran dentro de óvalos.

Una vez que las puertas están en la posición totalmente cerrada 76, tal como se verifica por el software mediante el sistema de retroalimentación suministrado con la señal procedente del primer sistema de posicionamiento, se establece en bajo el nivel de la corriente de magnetización. En el caso de que se fuerce a abrirse a las puertas de la cabina del ascensor, dado que el primer sistema de posicionamiento detecta tal evento y se suministra la información al controlador 60 a través del primer cable 68, se incrementa entonces a alto el nivel de la corriente de magnetización. El alto nivel de la corriente de magnetización se mantiene hasta que tiene lugar uno de los dos eventos. El primer evento que podría disparar el cambio en el nivel de la corriente de magnetización es un lapso de tiempo, establecido aquí en cinco segundos (5 s).

Después de cinco segundos (5 s), el sistema vuelve al ajuste 76 de baja magnetización. Si el sistema detecta que se está forzando a abrirse 84 de nuevo a las puertas, el ajuste de la corriente de magnetización vuelve de nuevo a ser alto. Otro evento que cambia el estado de la corriente de magnetización es una orden de abrir. Una vez que el controlador recibe una señal del controlador de operación 74 de que se ha recibido una orden de abrir, con independencia de si el sistema está en un modo de abrir forzado 84 o en un modo cerrado 76, se establece alto el nivel de la corriente de magnetización para las puertas que están abriendo 78. El alto nivel de la corriente de magnetización corresponde al nivel más alto de empuje requerido para esta operación.

Cuando el controlador 60 de puertas recibe una señal del primer sistema de posicionamiento 42 de que las puertas de la cabina del ascensor han alcanzado una posición totalmente abierta 88, se reduce al ajuste bajo la corriente de magnetización. Si el controlador 60 de puertas detecta a través del primer sistema de posicionamiento que se está tirando de las puertas para cerrarlas 85, 86, se aumenta la corriente de magnetización a un valor capaz de resistir la tracción. Dependiendo del grado de fuerza aplicado para tirar de las puertas para cerrarlas, se aumenta la corriente de magnetización a un ajuste alto 85 o medio 85.

El nivel de la corriente de magnetización cambia a medio después de que el controlador 60 de puertas reciba una orden para cerrar las puertas de la cabina del ascensor. A medida que se cierran 82 las puertas, se requiere un nivel medio de empuje y se establece un ajuste de corriente de magnetización.

Pueden tener lugar otros dos eventos no planificados. Primero, durante la operación de cierre se impide que se cierren las puertas. Si se impide cerrarse a las puertas durante más de un tiempo preestablecido, fijado en esta realización en quince segundos (15 s), se reduce la corriente de magnetización al ajuste bajo 87. La corriente de magnetización permanecerá en este ajuste bajo 87 hasta que las puertas alcancen una posición totalmente cerrada 76 y el primer sistema de posicionamiento se lo notifique al controlador o hasta que el controlador reciba una orden de abrir y las puertas entren en el modo de abrir 78.

Podría ocurrir un segundo evento no planeado si, durante la apertura 78, se impide a las puertas abrirse totalmente. Tal evento puede ocurrir si se bloquea la trayectoria de las puertas en la abertura de un piso. Si las puertas no alcanzan una posición totalmente abierta en quince segundos (15 s), se establece la corriente de magnetización en un ajuste bajo 88. El ajuste bajo 88 de la corriente de magnetización permanecerá hasta que las puertas alcancen una posición totalmente abierta 80, detectada por el primer sistema de posicionamiento, o hasta que el controlador reciba una orden de cerrar y comiencen a cerrarse 82 las puertas.

En esta realización, el ajuste alto de la corriente de magnetización está dentro del intervalo de seis a ocho amperios (6 a 8 amp); para medio está dentro del intervalo de tres y medio a cinco amperios (3,5 a 5 amp); y para bajo está dentro del intervalo de dos a dos y medio amperios (2 a 2,5 amp).

La optimización de la corriente de magnetización para cada modo de operación de puertas de la cabina del ascensor reduce significativamente el aumento prohibitivo de temperatura en los primarios del motor. Para operaciones tales como mantener abierto 80 y mantener cerrado 76, que requieren menos empuje, un ajuste bajo de la corriente de magnetización es suficiente para generar el empuje necesario. Si el ajuste de la corriente de magnetización fuera alto para tales operaciones, se sobrecalentaría el primario del motor. El calor extra no puede disiparse fácilmente porque el primario del motor está situado en un ambiente de espacio limitado. El sobrecalentamiento daría como resultado no sólo un cortocircuito, sino que también es un factor limitativo de la potencia de empuje y la velocidad de la puerta. Por tanto, adaptando el grado necesario de corriente de magnetización a una carga de puerta particular, la presente realización minimiza el sobrecalentamiento en el primario del motor y mejora así no sólo la fiabilidad del sistema de puerta, sino también su eficiencia.

Una ventaja de la presente realización es que reduce el consumo de potencia.

Otra ventaja de la presente realización es que da como resultado una vida incrementada de los transistores utilizados en el sistema. A medida que se reduce la corriente de magnetización, aumenta la frecuencia para un empuje dado. La frecuencia aumentada da como resultado una fluctuación reducida de la temperatura del transistor, aumentando así la vida de los transistores utilizados.

Claims (2)

1. Un sistema para controlar una puerta de una cabina de ascensor, que comprende: una puerta (12) que tiene una posición abierta (80) y una posición cerrada (76); un motor lineal (16, 18) acoplado a dicha puerta para mover dicha puerta entre dichas posiciones abierta y cerrada; y un controlador (60) conectado a dicho motor lineal para controlar la corriente a dicho motor, teniendo además dicha puerta un modo de operación de apertura (78) y un modo de operación de cierre (82), y en donde dicho controlador proporciona una corriente a dicho motor que es la suma vectorial de una corriente de magnetización que genera una componente de flujo y una de empuje, incluyendo dicho controlador software que varía dicha componente de corriente de magnetización para que sea de una magnitud cuando dicha puerta está en dicha posición abierta o dicha posición cerrada, que es inferior que el valor de dicha componente de corriente de magnetización proporcionada por dicho controlador cuando está en uno cualquiera de dichos modos de operación; caracterizado porque dicho controlador incluye además software para variar la corriente de magnetización a un valor alto cuando dicha puerta está en dicho modo de operación de apertura y a un valor medio cuando dicha puerta está en dicho modo de operación de cierre.

2. Un sistema según la reivindicación 1, en el que dicho valor alto de dicha corriente de magnetización está dentro del intervalo de seis a ocho amperios (6 a 8 amp), dicho valor medio de dicha corriente de magnetización está dentro del intervalo de tres y medio a cinco amperios (3,5 a 5 amp) y dicha magnitud de dicha corriente de magnetización cuando dicha puerta está en dicha posición abierta o en dicha posición cerrada está dentro del intervalo de dos a dos y medio amperios (2 a 2,5 amp).