永磁同步電動機在電梯中的應(yīng)用

1、永磁同步電動機在電梯中的應(yīng)用        論文導(dǎo)讀：相對于傳統(tǒng)有齒輪傳動系統(tǒng)，以永磁同步電機為主要技術(shù)的無齒輪曳引技術(shù)實現(xiàn)了無機房化，降低了建筑面積，整個電梯系統(tǒng)的成本降低，維護方便，減少了機械傳動系統(tǒng)，噪音降低。國際上對電梯驅(qū)動用永磁同步電動機的研究己經(jīng)進行了多年。關(guān)鍵詞：永磁同步電動機，電梯一、永磁同步電機應(yīng)用于電梯驅(qū)動技術(shù)永磁同步電機無齒輪傳動系統(tǒng)采用正弦波永磁同步電動機(簡稱永磁同步電動機)，由于其減少了變速箱以及齒輪機械結(jié)構(gòu)，減小了體積。論文參考網(wǎng)。同時永磁同步電機較之于以往交流異步電動機，應(yīng)用于電梯拖

2、動系統(tǒng)時有以下幾個特點:1、永磁同步電機機械噪音小，轉(zhuǎn)矩波動小，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，動態(tài)響應(yīng)快速準確。同步電動機比異步電動機對電壓及轉(zhuǎn)矩的擾動有著更強的承受能力，能做出比較快的反應(yīng)。異步電動機當負載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時，電機的轉(zhuǎn)差率也發(fā)生變化，轉(zhuǎn)速也就隨之變化，這樣電機的轉(zhuǎn)動部分的慣量就會阻礙電機做出快速的反應(yīng);而同步電機當負載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化時，只要電機的功角做出相應(yīng)的變化，而轉(zhuǎn)速維持在原來的轉(zhuǎn)速，這樣電機轉(zhuǎn)動部分的慣量就不會影響電機的快速反應(yīng)。2、相對于傳統(tǒng)有齒輪傳動系統(tǒng)，以永磁同步電機為主要技術(shù)的無齒輪曳引技術(shù)實現(xiàn)了無機房化，降低了建筑面積，整個電梯系統(tǒng)的成本降低，維護方便，減少了機械傳動系統(tǒng)，噪音降低。3

3、、體積小，重量輕，隨著高性能永磁材料的應(yīng)用，轉(zhuǎn)子無需勵磁，相對于異步電機減少了變速用的變速箱，所以永磁同步電機功率密度不斷增加，比起同容量的異步電機，它的體積，重量都要減小許多。4、損耗小，效率高，永磁同步電機相對于異步電機無需勵磁電流，無功電流分量，顯著的提高了功率因數(shù);由于高性能永磁材料的應(yīng)用，提高了磁負荷，在相同功率的情況下，在設(shè)計過程中可以相應(yīng)的減少電負荷，這樣隨之減小定子電流和定子銅耗。轉(zhuǎn)子采用表面磁鋼形式，在穩(wěn)定運行時無轉(zhuǎn)子銅損提高了效率。5、性能價格比高。論文參考網(wǎng)。隨著電力電子技術(shù)的成熟，電子器件的價格的降低，人們越來越多得用變頻電源來驅(qū)動永磁同步電機，這就使整個驅(qū)動系統(tǒng)的成本

4、不斷降低。二、國內(nèi)外電梯驅(qū)動用永磁同步電動機的發(fā)展現(xiàn)狀國際上對電梯驅(qū)動用永磁同步電動機的研究己經(jīng)進行了多年。從上世紀90年代起，電梯行業(yè)內(nèi)的有關(guān)企業(yè)就開始了對電梯驅(qū)動用永磁同步電機的探索。日本三菱公司首先在高速電梯曳引機上使用永磁電機，提高了電梯的運行性能。日本在永磁電機應(yīng)用于電梯的研究也己經(jīng)進行了多年，并且取得了很大的成績，其中以日本安川為代表的一些企業(yè)己經(jīng)生產(chǎn)出了此類產(chǎn)品并獲得了應(yīng)用。他們在控制方式、轉(zhuǎn)子位置檢測、驅(qū)動變頻器及電機本體設(shè)計等方面己經(jīng)有了很多產(chǎn)品且申請了相關(guān)的專利。其產(chǎn)品經(jīng)過實際測試，得到了國內(nèi)同行的高度評價。論文參考網(wǎng)。東芝公司外旋轉(zhuǎn)無齒輪永磁同步電動機曳引機的曳引輪與電機

5、成為一體，實現(xiàn)了小型化、輕量化。三、永磁同步電動機的分類永磁同步電機按主磁場方向的不同，可分為徑向磁場式和軸向磁場式;按電樞繞組位置的不同，可分為內(nèi)轉(zhuǎn)子式(常規(guī)式)和外轉(zhuǎn)子式;按轉(zhuǎn)子上有無起動繞組，分為無起動繞組的電動機(用于變頻器供電的場合，利用頻率的逐步升高而起動，并隨著頻率的改變而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，常稱為調(diào)速永磁同步電動機)和有起動繞組的電動機(可在某一頻率和電壓下利用起動繞組所產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩起動，常稱為異步起動永磁同步電動機);按供電電流波形的不同，可分為矩形波永磁同步電動機(簡稱無邪J直流電動機)和正弦波永磁同步電動機(簡稱永磁同步電動機)。永磁同步電機無齒輪傳動系統(tǒng)采用的正是正弦波永磁同步

6、電動機(簡稱永磁同步電動機)。四、變頻調(diào)速永磁同步電動機的設(shè)計要求由于采用變頻器對電機實行變頻變壓調(diào)速時，經(jīng)變頻器輸入電機的電源是一個含有大量諧波分量的電壓或電流發(fā)生源，它對電機的性能產(chǎn)生很大影響，主要表現(xiàn)在:電機振動、電磁噪聲、損耗增大、起動轉(zhuǎn)矩下降，溫升升高等現(xiàn)象，而電梯的運行恰在這幾方面要求比較嚴格，為此必須有針對性地采取措施。（一）電動機低速平穩(wěn)性的改善電動機服務(wù)于電梯傳動系統(tǒng)，因此對于運行的平穩(wěn)性、動態(tài)響應(yīng)性能和運行中的低噪聲提出了較高的要求，尤其是對電機低速運行的平穩(wěn)性要求更為嚴格，因為低速平穩(wěn)性是保證電梯電機性能的重要指標。影響電動機低速平穩(wěn)性的主要原因是電動機低速運行時的脈動轉(zhuǎn)

7、矩，該脈動轉(zhuǎn)矩通常分為兩種:一是由感應(yīng)電動勢或電流波形畸變而引起的紋波轉(zhuǎn)矩，二是由齒槽或鐵心磁阻變化而引起的齒諧波轉(zhuǎn)矩。針對這兩種情況，減小電動機低速脈動轉(zhuǎn)矩的措施主要有以下幾點:1、使電機空載磁場氣隙磁通密度的空間分布盡量接近于正弦形，以減少由諧波磁場引起的諧波轉(zhuǎn)矩以及由諧波轉(zhuǎn)矩引起的電磁振動。2、合理選擇定子槽數(shù)，使在該槽數(shù)下采用繞組短距、分布的方法來有效地削弱高次諧波電動勢。3、當轉(zhuǎn)子有槽時，應(yīng)該選擇與定子槽數(shù)相配合的轉(zhuǎn)子槽數(shù)。4、增大電機的氣隙長度，以減小氣隙磁場齒諧波及相應(yīng)的齒諧波轉(zhuǎn)矩。5、采用定子斜槽或轉(zhuǎn)子斜極削弱齒諧波電動勢，從而減少相應(yīng)的齒諧波轉(zhuǎn)矩。6、減小定子槽的開口寬度或采

8、用磁性槽楔，以降低由定子槽開口引起的氣隙磁導(dǎo)的變化，從而減小了氣隙磁場齒諧波。7、采用阻尼繞組，以減小電樞反應(yīng)磁鏈的脈動，可以有效地減少紋波轉(zhuǎn)矩。8、增大交軸同步電抗，使凸極永磁同步電動機的交軸同步電抗與直軸同步電抗的差距增大，從而增加電機的磁阻轉(zhuǎn)矩，以增強電機低速運行時的輸出能力。（二）電動機低速平穩(wěn)定位轉(zhuǎn)矩的抑制高精度的調(diào)速傳動系統(tǒng)通常要求系統(tǒng)具有較高的定位精度。影響永磁同步電動機停轉(zhuǎn)時定位精度的主要原因是電機的定位轉(zhuǎn)矩，即電機不通電時所呈現(xiàn)出的磁阻轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩使電機轉(zhuǎn)子定位于某一位置。定位轉(zhuǎn)矩主要是由轉(zhuǎn)子中的永磁體與定子開槽的相互影響而產(chǎn)生的。（三）提高弱磁擴速的能力永磁同步電動機的勵磁

9、磁場由永磁體產(chǎn)生，不像電勵磁同步電動機那樣可以調(diào)節(jié)，這樣在控制手段上就只能通過增大電機的直軸去磁電流以達到弱磁擴速的目的。針對這一情況，對永磁同步電動機本身提出的要求是:1、增大直軸同步電抗，以增強電機直軸電流的去磁能力。2、選用抗去磁能力強的永磁體，并在電機結(jié)構(gòu)上對永磁體加強保護，以避免永磁體發(fā)生不可逆性去磁。3、充分利用電機的磁阻轉(zhuǎn)矩，使永磁磁鏈設(shè)計得較低，從而增強電機的弱磁擴速能力。4、保證電機轉(zhuǎn)子具有適合高速運行的足夠的機械強度。五、結(jié)論永磁同步電動機和異步電動機不同，永磁體提供的磁通量和磁動勢隨著磁路的飽和程度、材料尺寸、電機的運行狀態(tài)變化而變化，而且由于轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)形式多種多樣，不同的轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)，其空載漏磁系數(shù)各不相同，對電機的性能有著重要影響。據(jù)有關(guān)人士預(yù)計，在2010年新增的電梯90%以上是由低速、大轉(zhuǎn)矩的永磁同步電動