针对新标准优化的电梯制动器

麦尔 (mayr) 的革命性新系统可最大程度地减少噪音并最大程度地提高安全性。

作者：亚历山大·赫特勒和塞巴斯蒂安·斯坦纳特

该论文在葡萄牙里斯本的 Elevcon 2025 上发表。

抽象

无论人们乘坐电梯前往何处，乘客安全都是重中之重。因此，电梯制动器等安全相关部件必须满足最高的质量要求。除了安全性之外，电梯的噪音水平也始终备受关注，尤其是制动器。国际电梯制动器制造商数量不多，但市场上提供各种电梯制动器的降噪方案。德国迈尔®动力传动公司推出的一款革命性的全新减震系统不仅使制动器噪音低如耳语，还具有决定性的作用：它确保了更高的稳定性，在某些情况下，在整个使用寿命期间的安全性也更高。它无需任何额外的传感器，即可实现可靠、智能和创新的制动器监控。这种监控不仅有助于减少甚至完全避免错误和停机时间，还能支持根据电梯工作量进行按需维护和自动化远程维护。

1. 引言

乘客电梯至今仍是最安全的交通工具之一。事故和故障统计数据显示，涉及乘客的事故数量较低，这证明高质量的技术产品，尤其是必须通过公告机构 (NB) 流程的安全部件，都经过了可靠的预先测试。^[1] 对于电梯中使用的故障安全制动器而言，这一点尤为重要。因此，领先的制造商会格外谨慎，确保其安全制动器符合最高的质量要求。此外，许多领先的制造商在交付前会进行100%的最终检验，所有重要的技术特性都会被记录、存档，并永久地分配给序列号。因此，每台制动器的交付状态都可以随时追溯和记录。这些数据确保了整个系列的质量标准，因为安全不容有任何妥协。此外，安全制动器必须由NB进行原型检验。

2. 背景：过去和现在的制动解决方案

几十年来，配备传统鼓式制动器（制动电磁阀）的齿轮曳引机一直主导着电梯市场，至今仍在市场上销售（图1左）。现代无机房（MRL）电梯装置需要紧凑、低噪音的曳引机和制动器。此外，无齿轮技术不仅取代了传统的齿轮曳引机，而且皮带解决方案（而非绳索）在当今市场上也越来越受欢迎（图1右）。一些著名建筑的高层电梯已实现了高达10米/秒的高速运行。 

变化的条件会影响多种安全部件的设计要求，尤其是制动器的设计。

2.1. 符合欧洲市场标准的制动器要求

• 几十年来，标准一直要求采用传统故障安全、弹簧应用鼓式制动器设计中的双回路制动器（双蹄型），但其中许多仅通过单个制动电磁阀实现。^[2]
• 对这些旧型号进行微动开关改装等升级可提高制动安全性。
• 意外的轿厢移动/向上电梯超速保护要求使整个系统达到了 EN 81 A3:2009 的更高安全级别。
• 新的 EN ISO 8100 标准将于 2025 年底正式实施，其中包含针对制动器的新要求。另一方面，无开关制动技术将提升到新的水平，并配备创新的监控装置（作为制动器套件的一部分），从而实现预测性维护。

2.2. 选择电梯曳引机安全制动器时还应考虑哪些因素 

制动器选型或尺寸选择不当可能导致严重伤害和/或财产损失。因此，各方在选择电梯制动器时，务必仔细审查产品的技术细节和性能范围。在人机紧密协作的重要工业领域，尤其是在客运电梯行业，我们需要最高的安全标准。

例如，如果在某个过程中发生电源故障，电梯轿厢必须在紧急停止时准确保持稳定，以免对人员造成任何伤害。因此，在设计阶段就永久排除负载意外掉落的风险以及不允许的长停止距离至关重要。^[3] 为此，决定性的是正确选择安全制动器，以及将其正确地集成到整个系统中。

2.3. 产品构造中的故障安全原则确保安全性

除了一些用于高层建筑的液压制动解决方案外，基于故障安全原理的电磁弹簧式安全制动器是电梯应用的首选，因为这些制动器在断电状态下即可施加制动力矩（图2）。即使在紧急停止、电源故障或电缆断裂导致电源中断的情况下，此类制动器也能提供所需的制动力矩。^[4] 为了确保安全制动器也能提供足够的摩擦力，并在紧急停止情况下以规定的制动力矩正常工作，需要为此专门开发一种摩擦衬片，并配备相应的钢制反摩擦表面。虽然客户通常会对新电梯制动器进行快速扭矩检查，但在认证过程中通常不会进行充分的使用寿命测试。然而，摩擦组合，尤其是在低成本制动器设计中，通常会在某些条件下达到其摩擦学极限，例如老化和特殊环境条件。由拥有多年经验的全球专家设计的制动器，在任何条件下都获得了市场的认可。

2.4. 仔细检查申请条件

在选择制动器之前，务必进行充分的资质测试，并准确定义其应用条件。因此，用户应根据其曳引机和电梯系统的技术数据，尽可能精确地定义制动器的要求。除了扭矩下限或上限以及环境温度外，还包括动态制动动作场景的数量或安装空间的特殊要求。制动器制造商技术先进的标准模块化系统可以提供支持和指导。

3. 在整个使用寿命期间保持安静且始终安全；噪音排放远低于 65 dB (A)，开关次数高达 5 万次

除了安全性之外，电梯制动器的噪音水平对于确保曳引机直接安装在电梯井道内时的用户友好性也起着重要作用。这种安装方式被称为无机房电梯 (MRL) 设计。制动器中的减噪系统是力的组成部分，会影响安全机制的力效应。因此，确保这种力的稳定和随时间保持一致至关重要。否则，必须考虑整个使用寿命期间的安全储备。为此，领先制造商研发部门的专家和工程师不断深入开发其制动器的减噪系统，并提供新的、技术先进的解决方案。毕竟，重要的是电梯制动器在任何运行状态下都能可靠地提供安全保障，并且几乎不存在开关噪音——不仅在全新状态下，而且在其整个使用寿命期间都是如此。长期测试证实，例如，麦尔 (mayr) 制动器即使经过多次（最多 5 万次）开关操作后，仍能保持低于 65 dB (A) 的低噪音水平，并且安全系统所需的一致性不受影响。这是通过基于制动器电枢盘特殊几何形状的新型专利阻尼系统等实现的。^[5] 这是除现有专利可调弹性体阻尼之外的一个新的选择方案，并提供了额外的好处。

4. 与弹性体材料相比，金属阻尼安全制动器具有更高的温度稳定性，从而延长了使用寿命并提高了安全性

电梯制动器中许多基于弹性体的减震系统容易受温度和热量的影响而老化。这会导致噪音随着时间的推移而恶化，如果在尺寸选择上没有充分考虑标准，甚至可能造成安全风险。

在新版 EN ISO 8100-1/2 标准的背景下，各标准委员会目前正在讨论旨在提高安全性的每日制动力测量。在某些情况下，随着弹性体系统的老化，这可能会导致其停机时间增加。因此，只有考虑到更高的尺寸参数，才应考虑将常见的弹性降噪系统（例如不带调节选项的简单 O 形圈减震器）用于电梯制动器。

现有的欧洲标准 EN 81-20/50:2020 也将被新的 EN ISO 8100-1/2 取代，因此必须予以考虑。日常制动力监测可以确保质量水平，并发现减震系统的薄弱环节。

迈尔在其电梯制动器中采用新型集成金属阻尼系统，开辟了全新的可能性。由于采用金属/机械结构，新系统极其耐用，且对低温和高温均不敏感。极端温度会导致弹性体/塑料发生变化，而金属阻尼系统的弹性模量始终保持不变（在 0°C 至 80°C 之间）。无需进行机械调节。^[5]

5.无需额外传感器的智能制动监控

得益于全新的创新型金属阻尼系统，现在无需额外的传感器即可实现可靠的智能制动器监控。特别是在弹性阻尼系统中，只能在有限的范围内进行连续监控。弹性体的温度和老化效应会导致电流和电压曲线变化，并导致监控系统出现错误检测和故障。这种监控与带有可改装的 ROBA® brake-checker® 模块的金属阻尼器结合使用，该模块是 mayr 多年来一直提供的无传感器电磁制动器监控智能解决方案。该模块无需传感器即可工作，而是将制动器本身用作电磁执行器作为“传感器”。ROBA brakechecker 分析制动器内部的物理转换过程，即从电能到磁能再到机械能的转换。可以通过评估电流和电压来识别这些过程。

6. 软件包：控制系统集成选项技术

用户可以轻松快速地将模块集成到机器和系统中，无需干预变频器或控制组件。此外，作为一种特殊选择，可以将现有的 ROBA 制动检查软件（而非硬件模块）集成到客户的控制系统中，尤其适用于大批量生产。例如，这可以在合作的背景下实现。制动器供应商可以借鉴其在制动监控领域数十年的经验，并根据需要提供必要的技术，将其直接集成到客户的控制系统中。

7. 使用“会说话的”刹车降低成本

ROBA 制动检查器模块夹在制动器的电源中，通过对电流和电压的扩展分析来检测电枢盘的运动，并了解制动器的状态。除了监测开关状态和临界线圈温度外，ROBA 制动检查器还能对磨损、功能储备和故障进行预防性功能监测。这意味着现在可以评估流程，快速检测流程中的异常，并从复杂的相互关系中得出结论。此外，还可以集成到远程维护系统中。这意味着维护变得可规划：电梯运营商或制造商能够有针对性地、协调一致地进行维护。这不仅通过使用低成本组件，还通过节省耗时且成本高昂的服务来创造潜在的成本节约。该模块本身现在能够提供有关制动器状态的详细信息。在某些国家/地区，定期维护程序必须由服务人员执行，并且结果需要手动记录。如果不再需要此类上门维护和服务工作，客户（即楼宇业主）将能够节省大量资金。然而，要实现这一点，必须将采购成本和服务成本结合起来。

8. 无开关状态监测：独立于使用地点的可靠监测

由于 ROBA 制动检查器无需传感器即可工作 - 即无需在制动器外部安装微动开关或接近开关来监控切换状态/释放 - 因此可以在基本设计中使用简化的安全制动器，并且可以在这种制动器设计中选择性地考虑较小的气隙。

与微型开关解决方案（由于其安装在制动器上的位置，会承受冲击和振动）不同，外部 ROBA 制动检查器的监控是在控制柜内进行的，即在受保护的环境中进行。因此，可以排除因特殊环境条件导致的故障以及因污垢（例如摩擦粉尘）引起的错误信号。

重要的是，电梯制动器在每个运行状态下都能可靠地提供安全保障，并且几乎不存在切换噪音。

9. 结论

核心部件的永久状态信息、按需维护（可计划且与电梯的实际使用频率相适应）、自动化远程维护以及跨电梯/跨建筑的故障分析是未来电梯维护的关键方面（图4）。领先的制造商提供基于永久状态检查的电磁电梯制动器预测性维护解决方案。这里的重点是ROBA制动器检查模块，该模块在基础模块版本中不仅能够在不使用传感器的情况下监控和供电。在高级版本中，它还提供数据，从而确保智能安全。这意味着现在还可以评估技术趋势，快速检测应用运行过程中的异常情况，并从复杂的相互关系中得出结论。对于用户而言，这意味着可计划且经济高效的维护以及最高的系统可用性。​​该模块是适用于新一代电梯制动器的技术，并且已在市场上许多不同的行业进行了测试。

最后，乘客安全至关重要。每一个部件，尤其是电梯曳引机的集成安全制动器，都应引起人们的关注，因为电梯制动器等安全相关部件必须满足最高的质量要求。然而，由于电梯行业的全球竞争激烈，价格始终占据主导地位，即使是安全相关部件也是如此。尽管市场如此，我们仍然必须精心选择可靠的产品，因为安全不容妥协。

案例

[1] TÜV-Verband（2024 年，6 月 13 日）。 2024 年 Anlagensicherheits 报告。 tuev-thueringen.de/blog/anlagensicherheitsreport-2024-gutjeder-zehnte-aufzug-hat-schwere-maengel

[2] Brooks, Dru (2025年2月17日)。电梯规范合规性——电梯制动器。纽约市强制性电梯安全规范合规性，第3.8.4.1节：单柱塞制动器。 libertyelevator.com/blog/elevatorsafety-code-compliance-elevator-brakes

[3] 亚历山大·赫特勒 (2013)。机电式升降制动器。参见 Volpe, G.（Hrsg.），它是如何工作的（3. Auflage，S.56-63）。沃尔佩编辑有限公司

[4] 贝斯特尔. H.等人。 （2014）。 Elektromagnetische Sicherheitsbremsen，技术图书馆。南德意志出版社onpact GmbH。

[5]迈克尔·费希特尔（2018）。制动与积分器 Dämpferstruktur (DE 10 2018 008 899 A1 2020.05.14)。德国专利和市场。 depatisnet.dpma.de/DepatisNet/ depatisnet?window=1&space=main&content=captcha&action=pdf&docid=DE102018008899A1&xxxfull=1

亚历山大·胡特勒 在 mayr power 工作
transmission，一家总部位于德国的国际
安全刹车制造商。1992年，他
加入 Mayr 并在许多不同的领域工作
负责的领域。自 2006 年以来，他
参与全球大客户管理
用于电梯制动器，引领众多
国际 OEM 项目。mayr 电力
传输是众所周知的领先
电梯制动器和扶手制造商
该领域拥有多项专利。

塞巴斯蒂安·斯坦纳特 在 mayr power 工作
传输。他是全球大客户
电梯制动器管理，并已领导
国际OEM项目。