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摘 要：无齿轮永磁同步曳引机具有能耗低、寿命长、维护费用少等优点，现在已经越来越广泛的应用到电梯行业中了，本文对曳引机安全性、永磁体失磁、驱动及控制装置等关键问题进行了分析探讨。
关键字：曳引机；永磁同步
无齿轮永磁同步曳引机，它安装在电梯机房内或电梯井道内，一般在建筑物顶层之上或井道内部，是电梯的动力装置，由主机直接带动绳轮，无减速箱装置。永磁同步曳引机是将无轴承技术运用到永磁同步曳引机上的新型无轴承电动机，本身具有低速大转矩、节省能源、体积小、低速运行平稳、噪声低、免维护等优点，越来越引起电梯行业的广泛关注，近年来，电梯行业许多厂家纷纷开展无齿轮永磁同步曳引机的开发研制工作。目前在中国电梯市场上，无齿轮永磁同步曳引机其发展势头非常迅猛。伴随着电梯市场的竞争和技术竞争，必将进一步促进无齿轮永磁同步曳引机技术及其应用的发展。
以下就人们所关心的曳引机安全性、永磁体失磁、驱动及控制装置等关键问题进行分析探讨。
1.无齿轮永磁同步曳引机优势
无齿轮永磁同步无齿曳引机与传统的蜗轮、蜗杆传动的曳引机相比具有如下优点：
（1）无齿轮永磁同步无齿曳引机是直接驱动，没有蜗轮、蜗杆传动副，永磁同步电机没有作异步电机所需非常占地方的定子线圈，所以可以做到体积小和重量轻。
（2）由于采用了永磁同步电机直接驱动（没有蜗轮蜗杆传动副）其传动效率可以提高20%～30%。
（3）无齿轮永磁同步无齿曳引机由于不存在一个异步电机在高速运行时轴承所发生的噪声和不存在蜗轮蜗杆副接触传动时所发生噪声，所以整机噪声可降低5～10db（A）。
（4）从永磁同步电机工作原理可知其励磁是由永磁铁来实现的，不需要定子额外提供励磁电流，因而电机的功率因数可以达到很高（理论上可以达到1）。
（5）无齿轮永磁同步无齿曳引机由于不存在齿廓磨损问题和不需要定期更换润滑油，因此其使用寿命长，
2、无齿轮永磁同步曳引机结构设计
无齿轮永磁同步曳引机的结构形式可以分为径向磁场结构和轴向磁场结构。径向磁场结构按定子和转子的相对位置不同，又可分为内转子结构和外转子结构。轴向磁场结构又称盘式（或碟式）结构，不同结构形式的曳引机应有和场合不同，其磁场分布形式也不同。内转子结构承载能力强，适于大载重量、高速电梯，一般多用于高层住宅和办公楼，外转子结构轴向尺寸相对较小，可用于小机房或无机房电梯应用场合，但其载重量受到限制，而盘式结构曳引机轴向尺寸更小，可直接安装于电梯井道中，最适于无机房电梯使用。
3、无齿轮永磁同步曳引机的安全可靠性
（1）永磁体失磁（不可逆退磁）问题
永磁同步曳引机中采用的永磁材料为高性能钕铁硼永磁材料，钕铁硼永磁材料要发生不可逆退磁，需同时满足以下两个条件：①永磁材料处在一定的高温下，在该温度下，材料的退磁曲线由常温下的直线变为曲线，即退磁曲线发生弯曲。当外加磁势取消后，永磁体工作点将沿着与退磁曲线平行的回复线移动，永磁体发生了不可逆退磁。
为保证永磁同步曳引机在实际运行中不发生失磁（不可逆退磁），一方面在设计中考虑永磁体尺寸选择和绕组匝数的选择时，要确保永磁体工作点在最恶劣工况下亦有较高的数值（远大于拐点）。选择的永磁材料具有良好的抗高温特性，在正常使用条件下，其退磁曲线始终为直线；另一方面在永磁同步曳引机绕组中予埋有热敏电阻，当温度达到100℃时，可通过热敏电阻监控器使曳引机暂停工作。通过上述措施可确保永磁同步曳引机的永磁体在电梯运行中（包括最恶劣情况下）不会发生失磁。
（2）自发电式能耗制动
当曳引机断电时，控制系统可将曳引机定子绕组短接，如果此时曳引机制动器发生失效（断电后未能下闸），电梯将发生自由“溜车”现象。由于永磁体的存在，曳引机定子绕组中将感应出发电制动电流，该制动电流所产生的制动转矩阻止曳引机的“溜车”运动，“溜车”速度越快，制动电流越大，所产生的制动转矩越大，在发电制动转矩作用下，曳引机的“溜车”速度将限制在较小速度下保持匀速运行，不会发生危险。这与传统的有齿轮曳引机相比更加安全。
4、无齿轮永磁同步曳引机机驱动装置
WYT系列无齿轮永磁同步曳引机具有优良的低速、大转矩特性，能较好地满足电梯曳引要求，这种性能的实现还必须基于与之配套的驱动装置的良好性能和良好匹配性。
由于无齿轮曳引机的转速较低（1m/s曳引机额定转速96r/min），为了保证驱动装置速度反馈的精度，要求用于速度检测的编码器具有较高的精度，一般情况下最低4096P/N，最好选择8K-10KP/N编码器或具有同等解析度的正、余弦编码器，这对于无齿轮曳引机获得良好的调速性能是至关重要的。由于无齿轮曳引机没有反向自锁力，在起动时容易发生溜车现象，使电梯起动舒适感变坏，需要负载检测装置进行补偿控制，使曳引机在制动器打开之前就输出和当前负载相对应的转矩，这样在制动器打开后就不会溜车，使起动舒适感得到保证。
5、无齿轮永磁同步曳引机现场应用情况
目前采用WYT系列无齿轮永磁同步曳引机的电梯已有近千台投入运行，电梯速度0.5-4.0m/s，载重量从450-2000kg.。应用场合包括住宅楼、星级酒店、车站、写字楼等，包括有机房电梯和无机房电梯。共同特点主要有以下几点：噪声下降。由于电机转速很低，又无齿轮传动噪声，加之采用高精度轴承，使电梯机房的噪声比传统曳引机电梯明显降低。减小电机的转矩脉振，使曳引机运行非常平稳，电梯振动很小。此外，没有了齿轮转动产生的扭振，电梯比以前运行更加平稳。节能效果明显。没有了齿轮转动的损耗，再加上永磁电机的高效率，与传统的有齿轮电梯相比节能约40%左右。
结论：作为电梯驱动部件的曳引机，其能耗占到电梯耗电量的80%以上，因此节能环保的永磁同步曳引机的应用有着特别重要的意义。跟着我国节能环保事业的推进，以及永磁同步曳引机技术的不断完善，永磁同步无齿轮曳引机产品的应用将更加广泛，其取代传统蜗轮蜗杆曳引机市场地位的速度也必将更快。
关键字：曳引机；永磁同步
无齿轮永磁同步曳引机，它安装在电梯机房内或电梯井道内，一般在建筑物顶层之上或井道内部，是电梯的动力装置，由主机直接带动绳轮，无减速箱装置。永磁同步曳引机是将无轴承技术运用到永磁同步曳引机上的新型无轴承电动机，本身具有低速大转矩、节省能源、体积小、低速运行平稳、噪声低、免维护等优点，越来越引起电梯行业的广泛关注，近年来，电梯行业许多厂家纷纷开展无齿轮永磁同步曳引机的开发研制工作。目前在中国电梯市场上，无齿轮永磁同步曳引机其发展势头非常迅猛。伴随着电梯市场的竞争和技术竞争，必将进一步促进无齿轮永磁同步曳引机技术及其应用的发展。
以下就人们所关心的曳引机安全性、永磁体失磁、驱动及控制装置等关键问题进行分析探讨。
1.无齿轮永磁同步曳引机优势
无齿轮永磁同步无齿曳引机与传统的蜗轮、蜗杆传动的曳引机相比具有如下优点：
（1）无齿轮永磁同步无齿曳引机是直接驱动，没有蜗轮、蜗杆传动副，永磁同步电机没有作异步电机所需非常占地方的定子线圈，所以可以做到体积小和重量轻。
（2）由于采用了永磁同步电机直接驱动（没有蜗轮蜗杆传动副）其传动效率可以提高20%～30%。
（3）无齿轮永磁同步无齿曳引机由于不存在一个异步电机在高速运行时轴承所发生的噪声和不存在蜗轮蜗杆副接触传动时所发生噪声，所以整机噪声可降低5～10db（A）。
（4）从永磁同步电机工作原理可知其励磁是由永磁铁来实现的，不需要定子额外提供励磁电流，因而电机的功率因数可以达到很高（理论上可以达到1）。
（5）无齿轮永磁同步无齿曳引机由于不存在齿廓磨损问题和不需要定期更换润滑油，因此其使用寿命长，
2、无齿轮永磁同步曳引机结构设计
无齿轮永磁同步曳引机的结构形式可以分为径向磁场结构和轴向磁场结构。径向磁场结构按定子和转子的相对位置不同，又可分为内转子结构和外转子结构。轴向磁场结构又称盘式（或碟式）结构，不同结构形式的曳引机应有和场合不同，其磁场分布形式也不同。内转子结构承载能力强，适于大载重量、高速电梯，一般多用于高层住宅和办公楼，外转子结构轴向尺寸相对较小，可用于小机房或无机房电梯应用场合，但其载重量受到限制，而盘式结构曳引机轴向尺寸更小，可直接安装于电梯井道中，最适于无机房电梯使用。
3、无齿轮永磁同步曳引机的安全可靠性
（1）永磁体失磁（不可逆退磁）问题
永磁同步曳引机中采用的永磁材料为高性能钕铁硼永磁材料，钕铁硼永磁材料要发生不可逆退磁，需同时满足以下两个条件：①永磁材料处在一定的高温下，在该温度下，材料的退磁曲线由常温下的直线变为曲线，即退磁曲线发生弯曲。当外加磁势取消后，永磁体工作点将沿着与退磁曲线平行的回复线移动，永磁体发生了不可逆退磁。
为保证永磁同步曳引机在实际运行中不发生失磁（不可逆退磁），一方面在设计中考虑永磁体尺寸选择和绕组匝数的选择时，要确保永磁体工作点在最恶劣工况下亦有较高的数值（远大于拐点）。选择的永磁材料具有良好的抗高温特性，在正常使用条件下，其退磁曲线始终为直线；另一方面在永磁同步曳引机绕组中予埋有热敏电阻，当温度达到100℃时，可通过热敏电阻监控器使曳引机暂停工作。通过上述措施可确保永磁同步曳引机的永磁体在电梯运行中（包括最恶劣情况下）不会发生失磁。
（2）自发电式能耗制动
当曳引机断电时，控制系统可将曳引机定子绕组短接，如果此时曳引机制动器发生失效（断电后未能下闸），电梯将发生自由“溜车”现象。由于永磁体的存在，曳引机定子绕组中将感应出发电制动电流，该制动电流所产生的制动转矩阻止曳引机的“溜车”运动，“溜车”速度越快，制动电流越大，所产生的制动转矩越大，在发电制动转矩作用下，曳引机的“溜车”速度将限制在较小速度下保持匀速运行，不会发生危险。这与传统的有齿轮曳引机相比更加安全。
4、无齿轮永磁同步曳引机机驱动装置
WYT系列无齿轮永磁同步曳引机具有优良的低速、大转矩特性，能较好地满足电梯曳引要求，这种性能的实现还必须基于与之配套的驱动装置的良好性能和良好匹配性。
由于无齿轮曳引机的转速较低（1m/s曳引机额定转速96r/min），为了保证驱动装置速度反馈的精度，要求用于速度检测的编码器具有较高的精度，一般情况下最低4096P/N，最好选择8K-10KP/N编码器或具有同等解析度的正、余弦编码器，这对于无齿轮曳引机获得良好的调速性能是至关重要的。由于无齿轮曳引机没有反向自锁力，在起动时容易发生溜车现象，使电梯起动舒适感变坏，需要负载检测装置进行补偿控制，使曳引机在制动器打开之前就输出和当前负载相对应的转矩，这样在制动器打开后就不会溜车，使起动舒适感得到保证。
5、无齿轮永磁同步曳引机现场应用情况
目前采用WYT系列无齿轮永磁同步曳引机的电梯已有近千台投入运行，电梯速度0.5-4.0m/s，载重量从450-2000kg.。应用场合包括住宅楼、星级酒店、车站、写字楼等，包括有机房电梯和无机房电梯。共同特点主要有以下几点：噪声下降。由于电机转速很低，又无齿轮传动噪声，加之采用高精度轴承，使电梯机房的噪声比传统曳引机电梯明显降低。减小电机的转矩脉振，使曳引机运行非常平稳，电梯振动很小。此外，没有了齿轮转动产生的扭振，电梯比以前运行更加平稳。节能效果明显。没有了齿轮转动的损耗，再加上永磁电机的高效率，与传统的有齿轮电梯相比节能约40%左右。
结论：作为电梯驱动部件的曳引机，其能耗占到电梯耗电量的80%以上，因此节能环保的永磁同步曳引机的应用有着特别重要的意义。跟着我国节能环保事业的推进，以及永磁同步曳引机技术的不断完善，永磁同步无齿轮曳引机产品的应用将更加广泛，其取代传统蜗轮蜗杆曳引机市场地位的速度也必将更快。