永磁同步电机控制系统及其在电梯中的应用

永磁同步电动机控制系统在高速电梯上的应用作者：童海滨张鸿来源：《硅谷》2011年第22期摘要：随着人们生活水平的提高，高层建筑越来越多，建筑中高速电梯的应用也持续增加，将对永磁同步电动机控制系统在高速电梯中的相关应用进行分析与阐述。

关键词：永磁同步电动机；控制系统；高速电梯中图分类号：TM341 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1120060－02电梯在人们现代化生活应用越来越广泛，其中驱动用的电动机是一项复杂性的机电一体化设备，同时也是衡量电梯技术的重要指标。

永磁同步电动机作为电梯的驱动系统，其无齿轮的曳引电机具有诸多优势，包括工作效率高、质量轻、体积小、反映速度快等，以下将对具体问题进行分析。

1 永磁同步电动机在电梯驱动中的应用永磁同步电动机的无齿轮传动系统，采取正弦波的永磁同步电动机，减少齿轮机械和变速箱的结构，节约一定体积。

另外，永磁同步电动机与交流异步电动机相比，主要具备如下优势：1）永磁同步电动机的噪音小、转速稳定、转矩的波动小，其动态反应速度快、准确率高。

同步电动机与异步电动机相比，对转矩和电压的扰动具备较强承受能力，且反应及时、敏感。

如果异步电动机的负载转矩发生了变化，电机转差率、转速也随之产生变化。

这样，电机转动部分产生的惯量就会对电机的反应速度产生影响；而同步电机的负载转矩发生了变化，同时电机功角也会有所调整，转速维持不变，这样，电机转动部分的惯量就不会对电机的反应速度产生影响。

2）与传统有齿轮的传动系统相比，无齿轮曳引技术作为永磁同步电动机的主要技术，真正做到无机房化，节约建筑面积，降低了电梯运行的成本，方便维护，降低噪音。

3）体积小、重量轻。

随着永磁同步电动机中高性能材料的应用，转子不需要励磁。

与异步电动机相比，减少了变速箱的应用，因此增加永磁同步电动机的密度，与相同容量的异步电机相比，体积、重量都有所减少。

4）损耗小、效率高。

永磁同步电动机与异步电动机相比，不需要励磁电流，无功电流为分量化，极大提高功率因数；随着高性能材料的应用，显著提高磁负荷，在同等功率下，可减少相应电负荷，同时减少定子铜耗与定子电流。

永磁同步电动机在电梯中的应用摘要：电梯是组成现代人生活一部分的重要部件，电梯驱动用电动机，在不断发展的过程中逐渐实现机电一体化管理，而现实生活当中机电一体化管理也是衡量电梯技术指标的关键。

永磁同步电动机是电梯驱动系统无齿轮曳引电机的重要设备，在具体使用过程中具备诸多有点，比如效率高、动作响应快、重量轻、体积小等有点。

文章主要分析永磁同步电动机在电梯中的应用，阐述电机本身设计、磁场等分析。

关键词：永磁同步；电动机；电梯；设计永磁同步电动机主要是利用稀土永磁材料制作而成的设备，传统设计中永磁同步电动机的磁性偏低，体积较大，因此很少将其运用在电梯升降运行当中。

随着时代的不断发展，永磁同步电动机的发展迎来真正的市场，发展蒸蒸日上的同时拓展了电梯的运用效果，不仅仅满足了电梯运行的实际要求，甚至还弥补了传统电梯运行中升降调速存在问题的缺陷，预计将会在未来发展当中大展身手，成为未来电梯设计的主要结构部件。

1.永磁同步电动机的认识永磁同步电动机是一种驱动电机，运用范围非常广，其系统结构主要是由永久磁钢转子、定子、位置传感器等组成，体积小、结构简单。

将永磁同步电动机运用在电梯当中能够提高电动机的运行速度，也可以满足实际运行要求，拓展了电梯的调速范围。

永磁同步电动机在运行过程中主要分为直流发电机供电、交流励磁机与无励磁机供电等几种常见形式。

以直流为例，直流发电机供电励磁运行要求永磁同步电动机必须具备直流发电机才的可以支撑，在这种情况下电动机的励磁电流相对独立。

人们在实际运行过程中发现这种运行方式可靠性与稳定性非常高，运行过程中产生的消耗非常少，加上成熟运行体验提升了电梯的实际运行效果，降低了电梯发生故障的概率[1]。

交流励磁机供电的方式也被称为静止整流装置，这是静止励磁状态下运行过程，在这种供电状态下无滑环、电刷等转动部件，在具体运用过程中结构简单、工作可靠、制作方便等。

但交流励磁机供电过程中会产生较大噪声，产生的交流电势谐波分量大会对电梯实际运行产生影响，这需要在实际运用过程中引起注意。

永磁同步门机及其控制系统在电梯中的应用永磁同步变频调速在电梯应用中已不是新鲜技术了，但免调试和远程监控门机的是目前应用中不多见的。

针对怎能研制出一种节能降耗的智能化而又能监控的门机，天津市核奥达新技术开发有限公司自主研发出交流永磁同步变频门机控制系统，采用了矢量控制技术和计算机通讯技术，直联传动，安装简捷，低速扭矩大，调节范围宽，具有节能降耗，运行平稳，故障率低，免调试和远程监控功能的特点，性价比极高。

是一种节能绿色环保产品，也是目前能源再利用新型电梯发展趋势的最好匹配产品，该产品已通过老化试验和型式试验的检测，正在推向市场的阶段。

核奥达永磁同步门机与异步变频门机相比，能源效率由原来的60％提高到90％以上，功率因数接近1，可节约电能约35％。

它的免调试功能是门机学习完成后不需要调整参数，门机就有一个理想的运行状态，远程监控功能，是通过internet网读取门机控制器中参数、修改参数、发送对门机的控制命令及监测门机运行状态，其中变频器、电机、编码器能够满足各梯种的电气接口。

下面分别介绍永磁同步变频门机和变频门机在电梯安装调试改造中的应用。

一、免调试、远程监控永磁同步变频调速门机在电梯中的应用在摩力达工业园我公司对办公楼的一部TOEC40电梯进行了门机改造，当时装的是MRDS门机，由于直流门机后期稳定性较差，运行噪音大，时常出故障，因此我们进行门机更换，07年初装上我公司的永磁同步变频门机，安装形式采用安装在轿顶上，其他机械结构不变。

机械安装后，将变频器设定为自学习档，F2在现场只自学习一遍（上电后给出开门指令和关门指令即可），计算机便记忆了开关门的数据，根据门扇的重量和开门宽度自动生成运行曲线，整个调试过程不到一分钟时间，运行结果达到理想状态。

这就大大缩短安装时间，给调试人员带来很大的方便，体现出智能化程度高的优越性。

上位机界面变频器带有RS232接口与电脑连接，可实现上位机对电梯门机监视和控制。

浅谈永磁同步电动机在电梯中的应用高性能稀土永磁材料是制作永磁同步电动机的主要材料，能够大幅度的提升永磁同步电动机的磁性，而且，在磁密度不断增大的同时，磁体结构的体积也在不断的缩小，通过较少的材料就能达到磁通的目的，也为永磁同步电动机的发展开辟了新的领域。

标签：永磁同步电动机；电梯；转子结构前言永磁同步电动机主要是利用稀土永磁材料制成，以往永磁电动机由于磁性偏低、体积过大的缘故，很少将其应用到电梯的升降运行中，而在近些年的发展中，永磁同步电动机的发展蒸蒸日上，将其应用到电梯的运行中，不仅能够满足电梯的运行要求，同时还弥补了传统电梯运行中升降速度调控低的缺陷，是未来电梯发展中的主要应用结构。

文章主要从永磁同步电动机在电梯中的应用进行分析。

1 永磁同步电动机概述永磁同步电动机是一种驱动电机，应用范围极为广泛，主要由永久磁钢转子、定子、位置传感器等几方面结构组成，具有体积小、结构简单、重量轻等优势。

将永磁同步电动机应用到电梯中，对电动机的相应速度也提出了更高的要求，同时，为了满足运行要求，还针对调速范围的宽度提出了一定的要求。

永磁同步电动机在运行的过程中主要分为直流发电机供电、交流励磁机供电、无励磁机供电等几种励磁方式[1-2]。

直流发电机供电的励磁方式，要求永磁同步电动机必须具备专用的直流发电机，在这种方式下运行，电动机的励磁电流相对独立，而且，在实际的工作中发现，这种运行方式的可靠性极高，具有较少用电消耗的优势，再加上成熟的运行经验，为电梯的运行效率提供一定的帮助；交流励磁机供电的励磁方式又将其称为静止整流装置，也就是一种静止励磁的状态，由于该种励磁机供电过程中，没有滑环、电刷等一些转动部件，使得交流励磁机供电运行的过程中，具有结构简单、工作可靠、制造方便等优势。

但是，交流励磁机供电过程中会存在噪音较大、交流电势谐波分量大等缺点，这都是值得我们注意的。

2 永磁同步电动机在电梯中的应用2.1 永磁同步电动机转子结构分析众所周知，永磁同步电动机在运行的过程中，其转子的磁性起到关键的作用，如果磁性较小的话，在磁通的过程中就会产生一定的障碍，因此，转子结构也是永磁同步电动机运行的关键部件[3]。

永磁同步电机在电梯系统中的应用摘要：目前，随着高层建筑数量的增多，电梯系统成为了便捷人们出行的公共工具之一，其安全性、稳定性也是人们十分关注的问题。

在电梯系统中，永磁同步电机的应用在稳定电梯运行方面起到了关键作用，本文就永磁同步电机的特点以及在电梯系统中的应用进行了分析。

关键词：永磁同步电机；电梯系统：应用引言：目前永磁同步电机已经被广泛应用与用于建筑、机械等多个工业领域。

促进永磁同步电机相关技术不断进步发展的有利因素主要包括稀土永磁相关机械材料及与之对应相关设备技术的不断进步、变频驱动控制系统技术的不断革新、稀土永磁驱动同步电机的研发与研制生产以及机电设备一体化的进一步技术整合等。

永磁同步电机技术具有电源耗能少、体积小、控制相对容易等多大优势，因此，在电梯系统中得到了广泛的应用。

一、永磁同步电机的安全性和稳定性分析1、对机械失灵的保护基于永磁同步电机系统的智能电梯监控系统之所以在实际应用中安全可靠，主要是由于其特殊的永磁同步电机结构。

永磁自动同步电动机的每个定子部分与普通永磁异步电动机基本相同，因此电梯需要配备基于高速电梯数据处理系统的高速信息处理器，从而实现全方位数字化电梯智能化自动电梯安全控制管理系统。

这样就完全可以有效利用刹车智能化技术控制对车时出现的因抱闸系统失灵而制动造成的溜车监控故障，进一步提高了监控系统的可靠度和性能。

对永磁同步电机的制动磁路原理计算、电路设计优化、仿真系统模拟等有关系统性能的研究都充分反映了其系统可控性上的优势，同步电机停车可以直接通过向同步电机中定子绕组提供三相直流电源来直接实现自动负载零速制动停车，从而可以实现传统意义上的自动抱闸零速制动。

另外，永磁交流同步电机的传动性能、可控性等诸多优点，在智能电梯实际使用中也已经得到了充分肯定。

永磁同步电机牵引电梯装置主要就是采用数字编码器技术来实时反映整个电梯的运行速度控制变化。

2、永磁同步电机的电枢组可以辅助停车自闭在自动化系统中，永磁体和两个封闭的自动供电中心通过旁路和相互串联作用实现自动同步。

永磁同步技术及其在电梯上的应用王勤（山西省忻州市特种设备监督检验所山西034000）摘要：简述了永磁同步电动机的基本原理、结构、分类及特点，在此基本上讨论了永磁同步电动机的控制方式及要求，并结合电梯和其他应用介绍了矢量控制和直接转矩控制技术，最后提出了永磁同步电动机的应用注要事项和未来发展趋势等问题。

关键词：永磁同步电动机、矢量控制、直接转矩控制进入上世纪90年代以来，人们对环境的协调和保护提出越来越苛刻的要求。

在电梯行业内，传统的涡轮、蜗杆副传动的曳引机，由于体积较大，需要大的上置式机房，不仅使建筑造价增加，其运行时噪声较大，特别作为接触式传动不可避免有磨损，在机械传动机构中，涡轮、蜗杆副传动系统虽有大传动比的优点，但其低效率高能耗也是不可克服的缺点。

能量的损耗不使电梯的运行费用大幅增加，而且也造成对环境的间接污染。

为了解决以上问题，许多电梯生产厂家都在寻求取消减速机构的直接驱动方式，永磁同步电动机以其特有的优势而备受重视。

永磁同步电动机以其低转速大转矩的优越性，使曳引技术的应用拓展到速度为1.0m/s 以上几乎所有电梯系统中，为其在电梯曳引驱动领域的发展开辟了广阔的前景。

永磁同步曳引技术是继VVVF技术之后，电梯生产的又一次重大技术进步。

1.永磁电动机所谓永磁同步电动机是用永磁材料产生励磁磁场的电动机，由永磁体代替电励磁，定子绕组与电励磁同步电动机基本相同。

他不需励磁电流，转子中无励磁损耗，永磁体的励磁磁场与定子绕组中的电流产生电磁耦合作用，使电动机转动。

永磁同步电动机与普通电动机的主要区别在于转子磁路结构不同。

1.1永磁材料永磁同步电动机的性能，设计制造特点及应用范围均与永磁材料的磁性和物理性能密切相关。

近年来，永磁材料的发展很快，现有铝、镍、钴、铁氧体和稀土永磁（包括铝钴和钕铁硼）3大类。

他们的高剩磁感应强度和高矫顽力、高磁能积和线性退磁曲线的优异磁性能特别适合制造电动机，从而使永磁同步电动机的性能进一步提高。

电机在电梯和自动扶梯中的应用有哪些新进展在现代社会，电梯和自动扶梯已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分，它们为我们的出行带来了极大的便利。

而电机作为电梯和自动扶梯的核心部件，其技术的不断发展和创新也为这两种交通工具的性能提升和功能拓展提供了强大的动力。

近年来，电机在电梯和自动扶梯中的应用取得了许多新的进展，这些进展不仅提高了设备的运行效率和安全性，还为用户带来了更好的乘坐体验。

首先，在电梯领域，永磁同步电机的应用越来越广泛。

与传统的异步电机相比，永磁同步电机具有更高的效率、更小的体积和更轻的重量。

这使得电梯的能耗大大降低，同时也为电梯机房的布置节省了空间。

此外，永磁同步电机的调速范围更广，能够实现更加平稳和精确的速度控制，从而提高了电梯的运行舒适度。

例如，在高速电梯中，永磁同步电机能够快速响应负载变化，确保电梯在高速运行时的稳定性和安全性。

在电机控制技术方面，矢量控制和直接转矩控制等先进技术的应用也取得了显著的成果。

矢量控制技术可以实现对电机磁通和转矩的独立控制，从而提高电机的动态性能和控制精度。

直接转矩控制技术则具有响应速度快、控制简单等优点，能够有效地抑制电机的转矩脉动，提高电梯的运行平稳性。

这些先进的控制技术使得电梯在启动、加速、减速和停车等过程中更加平稳、舒适，减少了乘客的不适感。

同时，随着智能化技术的不断发展，电梯电机的智能监控和故障诊断系统也得到了广泛的应用。

通过在电机上安装各种传感器，如温度传感器、振动传感器和电流传感器等，可以实时监测电机的运行状态。

这些传感器采集到的数据被传输到中央控制系统，通过数据分析和处理，能够及时发现电机的潜在故障，并提前进行预警和维修。

这不仅提高了电梯的可靠性和安全性，还降低了维护成本和停机时间。

在自动扶梯领域，新型的电机驱动系统也不断涌现。

例如，采用交流变频调速技术的自动扶梯，能够根据客流量的大小自动调整运行速度，实现节能运行。

当客流量较小时，自动扶梯可以降低运行速度，从而减少能耗；当客流量较大时，自动扶梯则可以提高运行速度，以满足乘客的需求。

永磁同步电机在电梯系统中的应用摘要：永磁同步电机具有耗能少、体积小、控制相对容易等优势。

此外永磁同步电机能够配置成为低速直接驱动模式，可以将比较复杂的齿轮系统省略，控制速度则采取改变输入频率的方式。

永磁同步电机的这一优势与电梯系统的需求不谋而合，因此它能够在电梯驱动及控制方面得到广泛的应用。

基于此，笔者就永磁同步电机在电梯系统中的应用进行略述。

关键词：永磁同步电机；电梯系统；应用在越来越多的高楼中，每天都有大量的人和货物需要输送，而电梯作为垂直方向上的交通运输工具地位会越来越重要，对于建筑中的人们出行简直是必不可少。

举例来讲，由我国自主设计和施工建造的上海东方明珠广播电视塔，塔高468m，将广播电视功能和旅游观光融为一体，塔内共安装6部高速客梯，其中有两台额定载重量为2000kg，运行速度达到7m/s的电梯，提升高度为286.3m，每天不停地将游客和工作人员从地面送入观光大厅。

除此之外，商场中的货梯、观光梯以及遍地开花的保障房用小载重客梯都是人们每天出行必不可少的交通工具。

曳引机与其驱动控制系统是整个电梯系统中最为重要的核心子系统，对于电梯的运行质量具有决定性的作用，对于乘客的乘坐舒适度有直接影响。

而三相永磁同步电机作为目前应用范围最广、综合性价比最高的电梯曳引机主机，多采用数字处理系统下的矢量控制。

因此，目前对于永磁同步电机和矢量控制系统的研究，对于克服技术上的局限性，使电梯的运行在合理的状态，进而使得乘客获得良好的乘坐体验，是目前这一领域研究的关键问题之一。

一、永磁同步电机永磁同步电机作为目前曳引机的核心部件与之前在电梯上也曾被用过的直流电机和交流感应电机相比具有很多优势。

首先，交流电机与直流电机相比较就具有单机容量不受限制，体积小，重量轻，占地面积小，转动惯量小，动态响应好，维护简单以及高效节能等优势。

其次，在交流电机中，永磁同步电机与感应电机相比较又具有如下几个特点：（1）在750r/min的转速下，以25%到100%速度运行的永磁同步电机的效率大于90%而感应电机小于85%。

永磁同步电动机和异步电动机在电梯系统中的应用分析作者：巴红波来源：《科学与信息化》2019年第21期摘要随着城市的发展，电梯已经和现代生活密不可分。

而电梯的曳引系统和电气系统的优劣直接影响电梯的质量指标。

本文着重从电气原理方面对电梯系统中的永磁同步电动机和异步电动机进行分析。

关键词电气；电动机；电梯引言电梯是为高层建筑交通运输服务的比较复杂的机电一体化设备，为了满足人类需求，对高性能电梯的电力拖动系统提出了新的要求，更加舒适、小型、节能、可靠和精确有效的控制是其发展方向，永磁同步电动机和电梯一体化控制器等随之出现。

1 电动机的工作原理1.1 永磁同步电动机工作原理永磁同步电动机原理：定子三相绕组接至三相交流电源后，便产生电枢旋转磁场。

该磁场以同步速度在气隙空间旋转，其方向取决于电流的相序。

转子的励磁绕组安装有永磁磁极，永磁磁极可产生大小和极性都不变的恒定磁场，极对数和电枢旋转磁场一样。

当转子磁极与电枢磁极不同时，转子磁极将被电枢旋转磁场吸引而产生电磁吸引力，因而产生电磁转矩，拖动转子跟着旋转磁场转动。

转子的转速大小及方向和电枢旋转磁场的转速大小及方向相同。

1.2 异步电动机工作原理定子通入三相交流电后，便产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割闭合的转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流，载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，电机旋转方向与旋转磁场方向相同[1]。

2 永磁同步电动机和三相异步电动机的电气原理分析（1）目前两种电机在驱动控制上均采用交-直-交变频调速（VVVF）方式。

控制器采用国内比较流行的“电梯一体化控制器”，即将主控板和驱动部分结合在一起，这样不但节省了空间还降低了成本。

（2）永磁同步电动机用封星接触器将定子绕组短接，可以作为防止电梯因故障自由溜车的保护。

正常运行时，由主控板控制接触器KFX先吸合，300ms后KDY后吸合。

正常停止时主控板控制KDY先断开，300ms后断开KFX。

浅析永磁同步电机控制技术在电梯技术上的应用摘要：在当今社会，永磁同步电机在运动控制系统中得到了广泛的应用，电梯用永磁同步电动机是目前电机应用领域的研究重点之一。

永磁同步电机在电梯技术上的应用减轻了日常维护工作量，提高了电梯系统的可靠性，其研究具有重要的科学意义和实用价值。

关键词：永磁同步电机；控制技术；电梯技术引言：近几年来，永磁同步电机在电梯设计上的研发具有很大的实用价值。

永磁同步电动机以其节能、控制性能好、通过频率的变化进行调速、结构简单易维护等优点，在电梯技术上得到了广泛应用。

1.永磁同步电机概述永磁材料的应用是永磁同步电机的关键技术。

永磁材料在近年来开发的很快，现有铝镍钴、铁氧体和稀土永磁体三大类。

稀土永磁体又有第一代钐钴5(Sm Co5)，第二代钐钻2：17(Sm 2Co17)和第三代钕铁硼(N d—Fe—B )。

80 年代初开发的钕铁硼 (Nd—Fe—B ) 稀土永磁材料，性能十分优越，(BH )max，3800kJ／m³，到 90 年代，其 (BH )max，500kJ／m。

Nd—Fe—B 稀土材料不含价格昂贵的钴，其可加工性能也比较好，价格相对便宜。

我国又是稀土大国，储量世界第一。

开发应用前景广泛，适合在永磁同步电机中应用。

永磁同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高。

和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。

和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因为效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好；但它与异步电机相比，也有成本高、起动困难等缺点。

和普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了结构，提高了效率。

永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制，因此永磁同步电机矢量控制系统引起了国内外学者的广泛关注。

我国是盛产永磁材料的国家．特别是稀土永磁材料钕铁硼资源在我国非常丰富，稀土矿的储藏量为世界其他各国总和的4倍左右，号称“稀土王国”。