[3]永磁同步无齿轮曳引机及其在电梯中的应用2ppt课件

§2永磁同步无齿轮曳引机及其在电梯中的应用
陈景和
2008年10月18日
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技术背景
我国稀土资源丰富,尤其是钕铁硼材料的诞生促 进了大功率永磁电机的发展
微机控制技术实现了较优化的矢量控制 电力电子器件（IGBT）和永磁同步电机专用变
频器的发展 电梯行业对小机房、无机房、绿色环保、节能、
低噪声、低震动的需求 无齿轮曳引机是机械、电机原理、稀土材料、
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无齿轮永磁同步电梯以节能、环保等独特优势成 行业主流
随着我国成为世界电梯第一市场，永磁同步无齿轮电梯正在以其 节能、环保、安全、节省建筑面积等独特优势成为市场主流。 从近些年无齿轮电梯的快速发展的态势来看，无齿轮电梯之所以 成为现代建筑市场选择的主流，主要原因是因为，第一、无齿轮 电梯较传统有齿轮电梯给使用建筑带来实实在在的电量节省。第 二、无齿轮电梯使电梯的启动、行驶更加平滑，让乘客乘坐更加 平稳舒适。第三、无齿轮电梯消除了传统有齿轮电梯由于蜗轮蜗 杆传动、减速箱技术引起的机械能耗、油污、噪音、热量以及振 动，减少了对环境的破坏。第四、由于无齿轮电梯的主机结构紧 凑，体积精巧，可实现小机房或无机房布置，能为建筑商增加可 利用面积。
感应电动机三种制动方式：能耗制动、反接制动、回馈制动。
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同步电动机
定子：铁心、绕组、机座、端盖等组成（称为电枢绕组）。
转子：1）主磁极，装在主磁极上的直流励磁绕组，特别设置的笼形启动绕组，电 刷以及集电环等；2）主磁极是永久磁极经特殊工艺直接安装在转子表面形成的， 无需励磁绕组，称为永磁同步电动机。
微机控制、电力电子等多项技术结合的产品
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典型的外形结构
内 转 子 鼓 式 制 动
外 转 子 叠 式 制 动
外 转 子 鼓 式 制 动
外 转 子 钳 式 制 动
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国外生产的永磁同步无齿轮曳引机
通 力
奥 的 斯
OTIS KONE
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曳引机主要参数
额定功率：P Qv(1 k) Kw 102
Baidu Nhomakorabea
额定转速：Te 9550 P
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稀土永磁同步电机
➢ 稀土永磁电机的应用
上世纪60年代，发现了钐钴稀土永磁体具有高剩磁、高矫顽力和 高磁能积，这个发现使永磁电机真正进入到了大功率应用领域。 单台功率7000千瓦的永磁电机用于核潜艇驱动上。
钐钴稀土永磁体含有重要的战略物资－－金属钴，所以钐钴稀土 永磁体价格昂贵，只用于航空、航天、航海、武器装备等军事领 域。1978年法国CEM公司研制成了18.5kW高效节能钐钴稀土永磁电 机，未能得到推广。
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稀土永磁同步电机
电机是电能和机械能之间的转换设备，实现这种转换需要一个中 间媒介－－磁场能量。
磁场能量在电能和机械能转换中并不消耗。 普通电机的磁场能是由线圈中通入电流产生的，也称电励磁；永
磁电机的磁场能是由永久磁体产生的。 1821年世界上第一台电机就是永磁电机，但当时所用永久磁体的
磁能积很低，制成的电机体积庞大而容量很小，不久被电励电机 所取代。
ne
RPM
额定转矩：
ne
60vi
D
Nm
额定频率： f pne 60
Hz
反电势系数：
Ke
E ne
力矩系数： Kt T A
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I
电机
电机：以磁场为媒介，进行能量传递或机械能 和电能相互转换的电磁机械装置。
静止电机：变压器 电能的传递 旋转电机：电动机 机电能量转换
直流电机 交流电机 转子：磁极、励磁绕组、转子轴 定子：定子铁芯、由绝缘导线绕制成的定子绕
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永磁材料的磁性能及参数
1、退磁曲线：用磁滞回线来反映和描绘其磁 化过程的特点和磁特性，磁滞回线在第二象 限的部分称为退磁曲线。
2、回复线：永磁材料对外呈现的B与H的关系。
3、内禀退磁曲线：内禀磁感应强度与磁场强
度H关系的曲线
i +
N -
B
Br Bm
Hc
Hm
Hs H
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永磁材料的磁性能及参数
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稀土永磁同步电机
上世纪80年代，发明了钕铁硼稀土永磁体，它比钐钴稀土永磁体 具有更好的磁学性能。由于钕铁硼材料价格低廉、易得，在民用 方面大面积应用稀土永磁电机已成为可能。
上世纪90年代前，钕铁硼稀土永磁体的工作温度不高，只有80－ 100℃左右，制成的电机不能适用于高温环境。各个国家的工程 技术人员为了提高钕铁硼稀土永磁体的工作温度展开了科技竞赛， 工作温度从80℃提升到160℃大概花费了整整十年的时间
组（定子铁芯内园有均匀分布的定子槽，定子 绕组嵌入定子槽内）
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异步电动机（感应电动机）
当感应电动机定子对称的三相绕组中通入对称的三相电流时，就 会产生一个以同步转速n=60f/p旋转的园形旋转磁场（转向与三 相绕组的排列及三相电流相序有关）
转子是静止的，转子与旋转磁场有相对运动，转子导体因切割定 子磁场而产生感应电动势，因转子自身闭合，故转子绕组内有电 流流通，转子电流与感应电动势近似同相位，（右手法则确定）， 转子绕组内有功分量电流在定子旋转磁场作用下产生电磁力F(左 手定则），电磁力F对转轴形成一个电磁转矩，拖着转子顺着定子 旋转磁场的旋转方向旋转。但永远不能达到同步，否则保持相对 静止则不产生感应电动势和电磁力。
1、剩磁密度Br：退磁曲线上磁场强度H为零时相应的 磁感应强度值。（T特斯拉）
2、矫顽力Hc：退磁曲线上磁感应强度B为零时相应的 磁场强度值。（A/m)
3、磁能积wm ：退磁曲线上任一点的磁通密度与磁场 强度的乘积。（J/m2)
主磁极：隐极式（气隙均匀，适用于高速）；凸极式（气隙不均匀，适用于低速） 工作原理：电枢绕组中通入三相交流电后，气隙中就会产生一个以同步转速
n=60f/p旋转的旋转磁场；励磁绕组通以直流电流后，在同一气隙中又产生一大小、 极性固定、极对数与电枢旋转磁场极对数相同的直流励磁磁场，两个磁场相互作 用，转子被电枢旋转磁场拖着一起旋转（同步），定转子磁场相对静止。
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稀土永磁同步电机
稀土永磁体的工业化生产水平： 钐 钴 稀土永磁：磁能积24－27MGOe，工作温度：180－200℃ 钕铁硼稀土永磁：磁能积38－42MGOe，工作温度：140－160℃
我国稀土资源丰富，全世界已探明的蕴藏量的80%以上都在我国。 我国年生产稀土永磁体大约4000吨，占全球总产量70％多。