摘要：在当今社会，永磁同步电机在运动控制系统中得到了广泛的应用，电梯用永磁同步电动机是目前电机应用领域的研究重点之一。永磁同步电机在电梯技术上的应用减轻了日常维护工作量，提高了电梯系统的可靠性，其研究具有重要的科学意义和实用价值。
关键词：永磁同步电机；控制技术；电梯技术
引言：近几年来，永磁同步电机在电梯设计上的研发具有很大的实用价值。永磁同步电动机以其节能、控制性能好、通过频率的变化进行调速、结构简单易维护等优点，在电梯技术上得到了广泛应用。
1.永磁同步电机概述
永磁材料的应用是永磁同步电机的关键技术。永磁材料在近年来开发的很快，现有铝镍钴、铁氧体和稀土永磁体三大类。稀土永磁体又有第一代钐钴5(Sm Co5)，第二代钐钻2：17(Sm 2Co17)和第三代钕铁硼(N d—Fe—B )。80 年代初开发的钕铁硼 (Nd—Fe—B ) 稀土永磁材料，性能十分优越，(BH )max，3800kJ／m³，到 90 年代，其 (BH )max，500kJ／m。Nd—Fe—B 稀土材料不含价格昂贵的钴，其可加工性能也比较好，价格相对便宜。我国又是稀土大国，储量世界第一。开发应用前景广泛，适合在永磁同步电机中应用。永磁同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高。和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因为效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好；但它与异步电机相比，也有成本高、起动困难等缺点。和普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了结构，提高了效率。永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制，因此永磁同步电机矢量控制系统引起了国内外学者的广泛关注。我国是盛产永磁材料的国家．特别是稀土永磁材料钕铁硼资源在我国非常丰富，稀土矿的储藏量为世界其他各国总和的4倍左右，号称“稀土王国”。稀土永磁材料和稀土永磁电机的科研水平都达到了国际先进水平。因此，对于我国来说，永磁同步电动机有很好的应用前景。
2.永磁同步电机在电梯开发应用的安全性和可靠性
永磁同步电机技术在电梯的设计中得以开发利用，有效地提高了电梯 曳引系统安全性，可以满足我国现行标准GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》中安全保护装置的要求。
2.1 运用永磁同步结构技术，保证电梯系统的安全可靠性
采用永磁同步结构形式可以保证在电梯实际使用中的安全可靠性。传统的以异步机驱动的蜗轮蜗杆曳引机，机械制动装置作用于电机轴上，因减速机构的存在，没有直接作用于曳引轮。当减速机构出现损坏（如联轴器故障、蜗杆轴断裂等），会造成机械制动装置制动无效、电梯溜车的危险。GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》在有关“上行超速保护装置”的条文中也作出了具体的规定，要求上行超速保护装置应直接作用于轿厢、或对重、或曳引轮（例如直接作用在曳引轮，或作用于最靠近曳引轮的曳引轮轴上）。永磁同步电机因其低速性能好的特点，可以无需减速机构，直接驱动曳引轮，将电机轴与曳引轮构成一个整体，机械制动装置直接作用于电机轴—曳引轮整体上，使得曳引机整体结构更加紧凑的同时，也满足了标准的要求，规避了传统曳引减速机构可能引起的安全风险，保证了电梯系统的安全可靠性。
2.2永磁体同步闭合电枢组，相互作用辅助停车自闭
制动失效溜车情况下，永磁体和闭合的电枢绕组的相互作用，可有效控制曳引电梯的失速。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在永磁电机控制回路上，当制动器动作时，同时将电动机电枢绕组短接或串联可调电阻器后短接。当出现制动装置失效而电梯失速溜车时，立即切断控制器供电回路，此时旋转的永磁体与闭合的电枢绕组相互作用可产生较大的制动转矩，制动转矩可通过电阻器调节，使电梯溜车速度保持在可控状态，从而实现了防坠落现象的发生。
3.永磁同步电机在电梯技术曳引驱动系统分析
永磁同步电机在电梯技术曳引驱动系统的控制方式，主要是其控制永磁体产生的磁链引起电动机运行。采用永磁同步电机的电梯曳引系统，突显了永磁同步电机易于做成低转速、大功率的优点。静止的绕组切割旋转的永磁体产生的磁场而感应出电动势，在闭合的电枢绕组回路中引起电流，该电流在磁场作用下引起力矩，带动电枢绕组随磁极一起旋转。
3.1永磁同步电机在电梯技术上的曳引驱动装置
永磁同步曳引机具有优良的低速特性，能较好地满足电梯曳引要求，这种性能的实现还必须基于与之配套的驱动装置的良好匹配性。由于永磁同步电机技术曳引机的转速较低，保证了驱动装置速度反馈的精
度，用于速度检测的编码器具有较高的精度。一般情况下，最好选择编码器或具有同等解析度的正、余弦编码器，这对于永磁同步曳引机获得良好的调速性能是至关重要的。在应用实践中曾使用过下列型
号的驱动装置，均取得了较好的运行效果英国CT公司Unidrive—LFT变频器、德国KEB公司F4变频器、日本富士公司VG7一S变频器、 日本安川公司676GL5一IP变频器、意大利西威变频器。由于永磁同步曳引机没有反向自锁力，在起动时容易发生溜车现象，使电梯起动舒适度降低，需要负载检测装置进行补偿控制，使曳引机在制动器打开之前就输出和当前负载相对应的转矩，这样在制动器打开后就不会溜车，使起动舒适感得到保证。
3.2电梯永磁同步曳引电机的控制方式
永磁同步电机的控制方式与其他电机的控制方式不同，其控制方式一般有转矩线性控制方式和总磁链恒定控制方式。其结构紧凑功能齐全，集曳引电机、曳引轮、电磁制动器、光电编码器于一身易于安装便于使用。特别是在无机房电梯的开发应用中，将永磁同步曳引电机安装在电梯的井道里，既节约了机房的建造成本，又美化了建筑物外观形象。同步机的功率是电枢电流重要的牵引动力频率量、高频等，驱动系统相比，具有更高的快速 响应性能及更为简单的维护工作。电枢电流产生磁势，引起磁链轴分量产生轴磁势，这时电动机的合成磁链引起电动势。加上电枢绕组的压降就得到电动机的端电压，同步机的功率是电枢电流重要的牵引动力。位置检测装置采用转子位置传感器、光电编码器、旋转变压器等。轿厢负载检测装置可采用位置型、压力型等多种形式，对电梯负载进行预先测量并计算，给出恰当方向和大小的力矩，可以将反馈的信号与给定信号进行比较，按预定的控制方式加以控制，可以得到优于其它驱动系统的性能。
结束语：在电梯的生产设计中，开发应用永磁同步电机作为电梯的曳引电机，是一种技术的进步。其优点主要表现在：结构简单紧凑，对环境的噪声污染低、无油脂污染，并能提高电力功率因素，是理想的环保产品，同时提高机械传动效率使用节能、经济具有较高的性价比。
参考文献：
[1] 唐龙芬.永磁同步学基础[M]．北京：人民交通出版社，2004 ．
[2] 陈仲颐．永磁结构学[M]．北京：清华大学出版社，2000．
[3]周景星.同步电机结构设计规范[M]．北京：中国建筑工业出版社 .1988．
[4] 杨美斌．永磁同步信息数据的发展的创新[J]．河北教育报，2008，(6
论文作者:贺正茂
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/18
标签：永磁论文; 电梯论文; 电枢论文; 同步电机论文; 曳引论文; 曳引机论文; 稀土论文; 《基层建设》2017年2期论文;