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1、研究与探索浅谈永磁同步无齿轮电梯之原理及特点王龙腾(泉州市特种设备监督检验站)【摘要】本文主要介绍永磁同步无齿轮电机的基本原理、结构,并在此基础上讨论永磁同步无齿轮电梯的驱动系统及其控制方式,并且分析了永磁同步无齿轮电梯的特点和优点。关键词:永磁同步电动机无齿轮电梯驱动系统1引言永磁同步电动机和其他电动机一样由转子和定子两部分组成。近年来,永磁同步无齿轮电梯数量在迅速地增长,稀土永磁同步电动机的定子结构与普通感应式同说明了永磁同步无齿轮电梯和传统电梯相比较具有一步电动机基本相同,由三相绕组及铁心构成,所不同的定的优越性。本文结合无齿轮电梯电动机的原
2、理及其驱动方式来分析其相对于传统的蜗轮、蜗杆传动的曳是电枢绕组的绕法。永磁同步电动机电枢绕组常采用引机的特点和优点。星型接法。在转子结构上,永磁同步电动机是用永磁体代替普通感应式同步电动机的励磁绕组,与普通电机2永磁同步电梯的原理及驱动系统相比永磁同步电动机还必须装有转子永磁体磁极位置2.1永磁同步电动机的结构原理检测器,用来检测磁极位置,从而以此对电枢电流进行所谓永磁同步电动机是用永磁材料产生励磁磁场控制,达到伺服控制的目的(见图1)。的电动机,由永磁体代替电励磁,定子绕组与电励磁同一般交、直流电动机的转子均在定子之内,而永磁步电动机基本相同。它
3、不需要励磁电流,转子中无励磁同步电动机的转子则有内转子式(适用于重载高速的场损耗,永磁体的励磁磁场与定子绕组中的电流产生电合)和外转子式(可加工成小体积,适用于小机房或无机磁耦合作用,使电动机转动。房)两种,而且这两种结构型式的永磁同步电动机在电永磁同步电动机的结构随永磁材料性能的不同梯上均被广泛应用。对于内转子式永磁同步电动机的和应用领域的差异具有多种方案。近年来采用稀土永磁极结构,永磁体嵌装在转子铁中,对于外转子永磁同磁材料的比较多。下面就以稀土永磁材料的电动机为步电动机的磁极结构,永磁体贴装在转子的内表面上。例,介绍一下永磁同步电动机的结构原
4、理。由于稀土永磁材料的磁能积很大,矫顽力和剩磁密度都很高,往往只要一片永磁体所产生的磁场就能满足电动机的要求。一般永磁同步电动机的转子结构示意图如图2所示。由于逆变器输出的频率、电压可变的三相正弦波电压在定子三相绕组中产生对称三相正弦波电流,并产生旋转磁场。这个旋转磁场与已充磁的磁极作用,驱动转子与旋转磁场同步旋转并力图使定、转子磁场轴线对齐。在这种永磁同步电动机的非复载端嵌装有检测永久磁体磁极位置及实现电子换向的传感器。当定子绕组接上可控的变频变压电源起动运行后,磁极位置信号控制同步电动机定子绕组电流的相位,确保转62FUJIANNONGJI研究
5、与探索子磁场方向与定子绕组电流矢量的空间正交。转子上2.2永磁同步无齿曳引机驱动控制系统没电流,电动机的发热状况只取决于定子绕组电流的永磁同步无齿曳引机驱动控制系统原理如图3所大小。也由于永久磁体产生的恒定磁场总与可控制的示。与异步电动机变频调速系统相比,当负载变化时,定子电流正交,因此电磁转矩和定子电流具有线性比异步电动机通过调整供电频率和转差率来适应,而同例关系。步电动机则只是调节定子绕组电源与感应电动势之间的夹角,因此同步电动机响应速度更快。因磁场的大小、方向随时都要确定,其控制系统需要配置精确的转子位置检测装置和电压电流检测装置。转子位置的
6、精确控制是永磁同步无齿曳引技术的重要部分之一,它将直接关系到电梯起动、制动的舒适性和平层精度。永磁同步电动机转子位置传感器使用光电编码器和旋转变压器等。光电编码器有增量式和绝对式两种。增量式光电编码器具有结构简单、使用方便等优点,但长期使用容易造成积累误差,停电时由于惯性作用使电动机转子位置信号丢失,所以多用于中低速电梯。绝a)稀土永磁体内转子b)稀土永磁体外转子对式编码器从码盘读到的值就是转角信号二进制输1—起动笼2—极靴3—永磁体出,由此可直接得到转子的绝对位置。光电编码器的优4—转子轭5—转轴6—定子点是检测位置操作简单,但容易受电气噪声干扰
7、,而旋图2永磁同步电动机转子结构示意图转变压器不存在这方面的问题。根据变压器原理,在定子、转子都装上二相交流绕组。在定子绕组上分别通以1—永磁同步电动机2—转子位置传感器3—曳引轮4—对重5—轿厢6—轿厢负载检测传感器图3永磁同步无齿轮曳引机驱动电梯控制系统原理框图互差90度的对称电压,则可在其气隙中产生旋转磁动机易于实现直接驱动方式。直接驱动方式可改变传场。当转子从基准位置转过θ角时,转子两绕组中分别统的“电动机→减速箱→曳引轮→负载(轿厢和对重)”感应电压和定子的基准电压之间的相位差就可以判断的曳引机驱动模式,做到集曳引电动机、曳引轮、电磁转子
8、的位置。制动器、光电编码器于一体,实现结构紧凑、体积小、重量轻(为传统曳引机的三分之一左右)、安装维修方便、3永磁同步电梯
