直线电机的发展及其在电梯行业的应用(正式版)

文件编号：TP-AR-L8349

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直线电机的发展及其在电梯行业的应用(正式版)

直线电机的发展及其在电梯行业的

应用(正式版)

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直线电机可以不用借助任何中间转换结构把电能

转变成直线运动，与传统的方式相比，具有噪音低、

无磨损、无接触、结构简单、速度快、精度高等方面

的优点。基于此本文对直线电机的发展及其在电梯行

业的应用进行探讨，阐述了直线电机在电梯中驱动系

统、门机系统的应用前景，为工程技术人员对直线电

机的研发指明了方向。

传统的电梯曳引系统和门机利用交流旋转电

机进行工作，为了实现电梯门的开和关，需要借助一

些比较复杂的转动机构来把旋转运动的电机转变成直

线运动。就电梯的曳引驱动系统而言，无论是交流电机蜗轮蜗杆驱动系统或是交流调速系统、或是永磁马达调速系统，因为交流电机响应速度慢，控制起来比较复杂，无法满足未来对电梯性能的要求。而直线电机因为其结构的特殊性，不易被环境影响，受到了行业的广泛关注，正逐渐成为主流的电梯产品。

直线电机的发展和研究情况

1.1.直线电机的发展史

直线电机的概念是在1840年被提出来的，距今有一百多年的历史。可以将其发展史大致分成三个阶段，分别为：探索实验阶段、开发应用阶段和实用商品化阶段。其中第一个阶段指的是直线电机的探索和实验阶段，在这个阶段直线电机的设计还存在一定的问题，也没有找到直线电机合适的应用领域，因此直线电机一直没有被广泛使用。在开发阶段

科学家在直线电动机研究的基础上，取得了非常大的研究成果，发表了一些比较系统的电机类著作和文章，极大的推进了直线电机的发展，同时也引起了广大研究人员对直线电机的重视。从1971年开始对直线电机进行了独立应用，在这个阶段，研究人员选择了出了适合直线电机使用的途径，各种各样的直线电机被广泛的推广，研究出了非常多的具有使用价值的产品，比如冲压机、空压机、煤机等。

1.2.近年来国内外对直线电机的研究情况

近年来，直线电机得到了迅速的发展，很多人都开始对直线电机进行研究。国际上很多公司也逐渐开始研发直线电机类的产品，比如日本的三井精机公司、美国的Koll-morgen公司、各国的Wesitinghouse公司等等。各种各样质量良好的直线电机产品也出现在了人们的视野中。比如Indramat

公司研究出了非常完整的直线电机系列，其中包含了封闭式异步直线电机和无罩壳异步直线电机。在直线电机的控制系统中设置了非常标准的接口，可以更好的保证各种景观改型的程序控制器和数字变换器相兼容。

我国对直线电机的研究发展比较晚，大概是从70年代发展起来的。不过在国外直线电机使用潮流的影响下，我国国内也出现了很多直线电机开发使用的单位，例如浙江大学、沈阳工业大学、浙江大学、西安交通大学等。我国第一个直线电机研究所在浙江大学诞生，并且此研究取得了非常不错的研究成果。目前我国在直线电机方面的研究成果主要有摩擦压力机、冲压机、矿山运输系统、直线电机驱动门、自动绘图仪等。这些产品已经得到了应用推广。本文主要对直线电机在电梯行业的应用进行探讨。

电梯行业中直线电机的应用

2.1.电梯控制系统的基本要求

因为电梯是一个需要频繁制动和起动的设备，在运行的过程中，加速时间和减速时间占据了很大一部分的比例。特别在单层运行时，几乎完全处于制动和起动的状态。如果可以对电梯的制动和起动时间进行降低，就可以极大的节约乘客的时间。从这个方面来说，在对电梯的运行进行控制时，要对其运行时间进行优化。另外，乘客在减速下降和加速上升的时候，在加速度的影响下，会有超重的感觉，人体的器官也受到了更大的重力。会出现头晕的情况。经研究证明，电梯在使用的过程中生理系数一般要控制到1.31m/s以下。所以，电梯在减速和加速的过程中，要在保证舒适度的基础上对速度进行控制。除了需要控制运动以外，还需要对通讯、监控、显示等方面的

内容进行控制。 2.2.电梯运动控制系统方案的设计

一般情况下，可以把电梯控制系统分成拖动调速系统和操作控制系统两个方面的内容，根据控制需求的不同，在应用的过程中，要选择对应的控制芯片。在控制系统中主要有电梯运行逻辑功能的控制、电梯群的监控调度、电梯交通分析的计算三个方面，因此在选择芯片时要选择可以同时处理多个任务和有着良好计算能力的芯片，要可以实时的对直线电机进行控制，及时的响应输入信号。当前拖动调速系统和操作系统主要是使用微处理器控制的全数字化电梯控制系统。传统的控制系统主要是由PLC控制系统或者继电器控制系统构成，属于集中控制系统。在使用的过程中，常常需要把控制电路信号、强迫换信号、急停回路信号、换速和平层信号等发送到同一个

控制器，此控制器在进行逻辑运算后，对此信号进行执行。使用控制系统，控制器的运算量非常大，极大的限制了系统的实时响应速度，而且控制器的功能无法进一步进行扩充，线路非常复杂，出现故障后维修非常困难。特别对于高层电梯来说，有非常多的信号线，维修起来就更加麻烦了。

而直线电机电梯使用全数字微处理器对系统进行控制，对调速的问题进行解决。根据实际的控制需求，对应的选择处理器。比如在对电梯门厅进行简单的控制操作时，可使用51系列的芯片，如果有多个控制任务和电梯群控需求，可以使用ARM控制芯片。使用微机控制系统可以对电梯进行群控管理，对电梯进行合理的调配，提高电梯运行的效率，降低电梯等候的时间，节省电能。为了对系统的可靠性进行提升，可以使用无触点的逻辑线路，维修费用不高，