永磁同步电机在电梯系统中的应用分析

永磁同步电机在电梯系统中的应用分析

发表时间：2018-07-19T10:25:07.383Z 来源：《基层建设》2018年第16期作者：王麟

[导读] 摘要：目前，永磁同步电机以应用于多个领域，本文初步介绍了永磁同步电机的特性与发展现状，并针对永磁同步电机在电梯系统的应用中所表现出的安全性、稳定性，辅助停车自闭以及曳引驱动装置进行了主要叙述分析，以用于参考。

江苏省特种设备安全监督检验研究院徐州分院 221000

摘要：目前，永磁同步电机以应用于多个领域，本文初步介绍了永磁同步电机的特性与发展现状，并针对永磁同步电机在电梯系统的应用中所表现出的安全性、稳定性，辅助停车自闭以及曳引驱动装置进行了主要叙述分析，以用于参考。

关键词：永磁同步电机；电梯系统；应用分析

当前在建筑、冶金、机械等领域永磁同步电机已被广泛的应用。促进这一现象形成的主要因素是组成永磁同步电机的材料以及技术方面的不断进步与革新，其中涉及变频控制技术与稀土永磁同步电机研发生产、机电的进一步整合与一体化等等。永磁同步电机因具有体积、能耗小，控制较容易以及可通过控制速度改变输入频率从而省略齿轮系统等的优势，与电梯系统改善的需求恰好相合，因此在电梯系统中永磁同步电机能得到广泛的应用。

1.永磁同步电机的特性与发展

在材料技术快速得到发展的时代背景下，作为永磁同步电机的核心技术永磁材料的发展，对其技术的发展与应用有着很关键的促进作用。对于永磁材料，在近几年来的研究成果主要体现于三个方面：一是，铝镍钴，因其研制成功的时间较早，热稳定性较优良，在剩磁方面其密度和感应强度都比较高等优点有着一定的应有市场，但其矫顽力及抗退磁能力较弱也是不争的事实，再加上本身材料相较于其他更加昂贵的价格等在一定程度上也是制约了该种材料的发展。二是，铁氧体材料，其开发成功的时间稍晚与第一种材料，铁氧体材料实际上使用成本是比较低的，矫顽力方面也比较高，但是在剩磁感应、密度及磁能积方面都比较低。性能总体来说趋近于一般。稀土永磁材料的研究时间相对于铝镍钴和铁氧体材料而言是最晚的，但却具有两者的共同优势，即是说在矫顽力剩磁感应、密度及磁能积方面都比较优良。此外，在我国稀土资源储量大、加工性能较好、不含有昂贵的金属成分，成本较低，也就是说稀土材料在我国有明显的开发利用优势。

与普通异步电机相比，永磁同步电机的特点是，在定子机构方面与其相似，在转子机构方面增加了永磁体系统。对于永磁同步电机的核心材料，永磁材料的性能若不同则其电机结构也不会相同，可根据不同的环境进行技术设计，根据不同的参数调配从而形成磁极结构上的不同。

2.永磁同步电机在电梯系统中的应用

2.1安全性和稳定性方面分析

在当代电机的设计建造中，普遍加入了永磁同步电机技术。实际上主要是应用其在电梯因曳引机制动系统发生故障而出现飞车或者是溜车时，对其安全能过起到保护的作用。这一技术使得电梯的安全性方面得到很大程度的提升，其原理及表现形式如下所述:因为有着特殊的永磁同步机构的永磁同步电机使电梯结构才能可靠的、安全的运行，在于普通电机定子机构相同方面相同的基础上配备一个高速处理器用于处理高速数据，从而在电梯的控制系统中实现智能的、全数字化的控制，进一步避免因为抱闸失灵的原因而导致的溜车问题，使电梯系统在安全性、可靠性方面得到进一步的提升。另外，使电梯达到无抱闸制动的效果也正是利用了永磁同步电机可控性很强的这一特性。在实际应用中，在转子机构区别于普通电机的永磁同步电机，需增加一套永磁体装置，通过对其影响参数的不同设定，形成不一样的磁极结构，从而在应用于电梯技术中时，依赖于曳引装置编码器的反应来控制电梯速度的变化。这种利用速度来监控和评价电梯的性能，使电梯的控制和检测更加的准确方便。

2.2停车自闭的辅助作用

近几年，电梯坠落等电梯事故时有发生，乘电梯的人们可能发生踏空、高速坠落，甚至是窒息死亡的情况，电梯的安全性越发引起大众的关注。实际上，电梯的坠落通常是由于系统控制不灵造成的。而将永磁同步电机应用于电梯系统中，利用其特有的构造对停车自闭起到有效的辅助作用。其工作原理实质上是永磁同步电机的电枢组具有这一功能，在系统中永磁体与闭合电枢绕组在共同作用下完成同步曳引电梯系统，并且串联可调节的电阻器或者是短接电动机的电枢绕组之后在进行短接。在电梯出现故障的时候，控制系统就会利用系统中的测速装置对信号进行检测，此时受转子磁极反作用力的转矩会使转子随定子的电枢绕组同时停止。即是说，若检测到电梯超速的信号出现，系统会立即对控制器做出相对应的断电的处理。制动转矩通过对电阻器的调节，使电梯溜车的现象由不可控变为可控，在一定程度上避免了这一电梯事故的发生。闭合的电枢绕组与永磁体两者之间通过相互作用而引出的双向保护、非接触性的停车闭锁，实际上使电梯在可靠性与安全性方面得到保障，减少了以往在电梯运行过程中存在的安全性隐患[3]。

2.3曳引驱动装置

永磁同步电机对于在电梯系统中的应用还体现在电机曳引驱动方面，通过控制永磁体产生的磁链来驱动电机的运行从而改变曳引系统控制方式。为满足电器曳引需求，选用大功率底转速的永磁电机，实际上能具备这一性能是依靠于机械基础能具备用良好匹配性的驱动装置来实现的。为保证低转速的永磁同步电机技术曳引机与驱动装置速度配合上的精度，需要速度检测编码器有着较高的准确性。因此，通常技术人员在设计曳引系统的时候会选择具有针对性比较强的编码器，因为这是影响着整个曳引装置是否良好的可调速性基础。实际上，在现代可应用的驱动装置较多，实质证明也都有着良好的运行效果，例如：德国公司的F4变频器、英国公司的LFT、日本富士的VG7等等。

结束语

在电梯应用中，其运行时的能源消耗及安全性问题是人们普遍关注的问题。如本文分析中可知，将永磁同步电机应用于电梯系统中充分体现出这一技术的安全、技术与可控性方面的优势，结合辅助系统形成一套完整与安全并存的曳引系统，为电梯的安全运行提供了技术上的保障，实际上也进一步实现了电梯的节能性与舒适性。

参考文献

[1]吴玉章.永磁同步电机在电梯系统中的应用[J].通讯世界,2016(02):160.

[2]谭立新.永磁同步电机在电梯系统中的应用分析[J].机械研究与应用,2011,24(06):157-158.