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电梯永磁同步曳机【结构_原理_拆解图】

日期:2018-12-30 19:06:26 标签:
导读:随着稀土永磁同步电机的开发与应用,以及和变频控制实现了机电一体化,永磁同步电动机已被广泛应用于机械、石油、冶金、建材、食品、印刷、包装、造纸、造船、塑料

  随着稀土永磁同步电机的开发与应用,以及和变频控制实现了机电一体化,永磁同步电动机已被广泛应用于机械、石油、冶金、建材、食品、印刷、包装、造纸、造船、塑料、纺织化纤、军工等行业。其种类很多,用量非常大。永磁同步电动机以其体积小、节能、控制性能好、又容易做成低速直接驱动,消除齿轮减速装置,可通过频率的变化进行调速等优点,在电梯技术上也得以开发应用。其运行低噪声、电梯平层精度和乘客舒适感都优于以前的驱动系统。特别是KONE电梯公司研发的无机房电梯,率先应用了永磁同步电机,使得永磁同步电机无齿轮曳引技术崭露头角,显示了巨大的优越性,得到业内人士的普遍看好,永磁同步电机在电梯设计上的研发具有很大的实用价值。 

永磁同步电机定子作用:

  永磁同步电动机的定子部分与一般的异步电机无多大不同,其转子结构与异步电机的转子区别是多了一套永磁体。其结构随永磁材料性能不同和应用领域的差异而不同,根据剩磁密度Br和矫顽力Hc等技术参数的不同,而磁极结构不同。电梯技术上开发应用的稀土永磁同步电机常做成瓦片式,贴在转子的表面,或嵌在转子铁心中,分内转子型和外转子型两种。

永磁同步曳引机结构

永磁电机机结构

特点与优势:

  永磁材料的应用是永磁同步电机的关键技术。永磁材料近年来的开发很快,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(SmCo5),第二代钐钴2:17(Sm2Co17)和第三代钕铁硼(Nd-Fe-B)。铝镍钴是20世纪三十年代研制成功的永磁材料,具有较高剩磁密度Br,剩磁感应强度高,热稳定性好等优点,但矫顽力Hc很低,抗退磁能力差,而且要用贵重的金属钴,成本高,大大限制了它在电机中的应用。铁氧体磁体是20世纪50年代初开发的永磁材料,价格低廉,具有较高矫顽力Hc,但剩余磁通密度较低,剩磁感应强度和磁能积BH都较低,性能不够理想。稀土永磁材料在六十年代后期问世,它兼有铝镍钴和铁氧体两种永磁材料的优点,Br和Hc都很高,具有很高的最大磁能积(BH)max.如SmCo5的(BH)max,240kj/m3,Sm2Co17(BH)max,3300kj/m,.而且退磁曲线基本上是一条直线,回复线与退磁曲线基本重合,不怕丢磁,性能稳定,且热稳定性较好,剩磁温度系数小。但钐钴族稀土材料的钴价格较高,影响其在永磁同步电机的应用。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。目前,广泛应用在电梯技术领域的永磁同步曳引电机就是钕铁硼(Nd-Fe-B)稀土永磁同步电机。

1、节能、驱动系统动态性能好:采用多极低速直接驱动的永磁同步曳引机,无需庞大的机械传动效率仅为70%左右的蜗轮、蜗杆减速齿轮箱;与感应电动机相比,无需从电网汲取无功电流,因而功率因数高;因没有激磁绕组没有激磁损耗,故发热小,因而无需风扇、无风摩耗,效率高;采用磁场定向矢量变换控制,具有和直流电动机一样优良的转矩控制特性,起、制动电流明显低于感应电动机,所需电动机功率和变频器容量都得到减小。  

2、平稳、噪声低:低速直接驱动,故轴承噪声低,无风扇、无蜗轮蜗杆噪声。噪声一般可低5~10分贝,减小对环境噪声污染。

3、节省建筑空间: 永磁同步曳引机无庞大减速齿轮箱、无激磁绕组、采用高性能钕铁硼永磁材料,故电机体积小,重量轻,可缩小机房或无需机房。

4、寿命长、安全可靠: 永磁同步曳引机电机无需电刷和集电环,常规曳引机的人工盘车机构是在制动轮或曳引轮上安装一个齿轮圈,再用一个小齿轮与其相配,通过手轮或备用动力盘动该小齿轮转动,再通过齿轮圈带动曳引轮旋转来实现的。但一个带齿的齿轮圈直接外露,并跟着曳引轮一起旋转,容易伤人,很不安全。同时操作时还需两个人,一人操作制动机构,另一个操作盘车机构,存在安全隐患。有些将曳引机盘车机构做成外置式蜗轮蜗杆传动的机构,平时不用时卸下,有需盘车时锁在前端盖上使用。蜗轮蜗杆盘车装置有传动比大,省力,且有自锁功能,能够保证盘车时轿厢不会出现冲顶或蹲底的安全隐患,且只需一人操作。

5、维护费用少:无减速箱,维护简单。相对于有齿轮式曳引机,永磁同步曳引机具节能环保之绝对优势,此于欧洲日本早有认知,近来于中国业界亦多有论述。除以上客户端能明显体认之优点外,于安全性之层面:因结构简化,具刚性直轴制动的特点,提供全时上下行超速保护能力外,利用永磁电机的反电动势特点,实现蜗轮蜗杆之自锁功能,为电梯系统与乘客提供多层安全防护。于应用面之层面:因永磁同步曳引机小型化及薄型化特点,对电梯配置安排及与建筑物间整合空间的搭配性,大大提升,相信对建筑设计师提供更大的弹性设计空间,间接改善人于建物空间中之使用机能与品质。

永磁曳引机拆解图

永磁曳引机拆解图

电梯永磁同步曳引电机的控制方式

  永磁同步电机同步就是指电流频率和转速是同步的,通过控制电流频率来实现控制转速。电梯通常采取矢量控制,矢量控制变频调速具有同步调速范围宽、转矩和转速平稳等优点,是高效节能的电梯拖动调速系统。在普通的三相交流电动机上模拟直流电机转矩的控制规律,磁场定向坐标通过矢量变换,将三相交流电动机的定子电流分解成励磁电流分量和转矩电流分量,并使这两个分量相互垂直,彼此独立,然后分别调节,以获得像直流电动机一样良好的动态特性。因此矢量控制的关键在于对定子电流幅值和空间位置(频率和相位)的控制。为了检测永磁同步电机磁极位置,在电机位置传感器安装之后要对其进行初始定位。根据电机反电动势信号与电机位置角的关系,利用电机反电动势过零信号来定位磁旋转编码器。电梯矢量控制采用的是SVPWM调制,通过三相交流逆变桥的6个开关的不同导通模式产生不同的电压基本矢量,通过矢量合成,来合成任意矢量(在实际允许范围内),通过导通时间的不同大小,来确定矢量的大小。

电梯永磁同步曳引电机的驱动系统:

  采用永磁同步电机的电梯曳引系统,通常为无齿轮曳引方式。突显了永磁同步电机易于做成低转速、大功率的优点。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。当电梯负载变化时,永磁同步电机通过调节夹角来适应,其响应速度很快。为了使电梯有良好的起、制动舒适性和平层准确度,在系统中加入了准确的转子位置装置和电压电流检测装置,随时确定电机磁场的大小、方向。位置检测装置采用转子位置传感器(光电编码器器或旋转变压器等)。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,可输出开关量、模拟量(电压)和频率量(高频抗干扰性强,能远距离传送)等。

  由于无齿轮曳引机的曳引轮与电动机同轴,通常曳引轮与制动轮同体,因此,采用永磁同步无齿轮曳引电机技术,可不设上行超速保护系统,在电梯验收检验中当然也就可以不作要求。另外,同步电机可以通过向电枢绕组供直流电来实现带负载零速停车,从而可以真正做到无须抱闸的机械制动,实现电气的零速停车。这样可防止由于抱闸失灵造成溜车的故障,进一步提高系统的可靠性。

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