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浅析无齿轮永磁同步电梯曳引机摘要：无齿轮永磁同步曳引电梯因简单的结构、低噪声、低能耗的特点在业内受到高度关注。
本文通过对永磁同步无齿轮曳引机的结构和工作原理阐述，分析了无齿轮永磁同步曳引机与传统曳引机相比的优点和缺点，但是作为新型的曳引机的发展方向，其以小型化和灵活性，为电梯行业的发展提供了更广阔的空间。
关键词：无齿轮永磁同步电梯曳引机；工作原理；优点；缺点随着科技的进步，永磁材料和永磁电机技术有了长足的发展，永磁电机被各领域广泛应用，其中包括在电梯曳引机上的应用。
这些年来我国高档电梯越来越多，这都与永磁同步调速电机和曳引机无齿轮化的有机结合分不开，永磁同步无齿轮曳引电梯因简单的结构、低噪声、低能耗的特点在业内受到高度关注。
由于永磁同步无齿轮曳引机的小型化和灵活性，可以布置出各种曳引方式的无机房电梯，这样不仅大大节约了电梯成本，同样也减少了电梯对空间的占用，为电梯行业的发展提供了更广阔的空间。
1.无齿轮永磁同步电梯曳引机的结构齿轮永磁同步电梯曳引机结构主要由永磁同步电动机、曳引轮及制动系统和盘车装置组成。
曳引轮与制动轮为同轴固定联接，并直接安装在电动机的轴伸端。
而曳引机的制动系统由制动体、制动轮、制动臂和制动瓦等组成。
无齿轮曳引机由于采用的是电机直接驱动曳引轮，制动力矩很大，无法用手轮直接盘车。
需通过齿轮比来减小盘车时需用的力，因此需专门设计盘车装置。
2.无齿轮永磁同步电梯曳引机的工作原理永磁同步无齿曳引机工作原理是电动机动力由轴伸端通过曳引轮输出扭矩，再通过曳引轮和钢丝绳的摩擦来带动电梯轿厢的的上、下运动。
当电梯停止运行时则由常闭制动器通过制动瓦刹住制动轮，从而保持轿厢静止不动。
其动力控制其原理是通过电机上安装的变频装置（编码器）和高精度的速度传感器，对电机运行电流快速跟踪、检测、反馈和控制，控制永磁电机以同步转速进行转动，由于永磁电机具有线性、恒定转矩及可调节速度的特性，使曳引轮能够平稳运行。
电梯曳引机分析解析电梯曳引机是电梯的动力设备，又称电梯主机。
功能是输送与传递动力使电梯运行。
它由电动机、制动器、联轴器、减速箱、曳引轮、机架和导向轮及附属盘车手轮等组成。
导向轮一般装在机架或机架下的承重梁上。
盘车手轮有的固定在电机轴上，也有平时挂在附近墙上，使用时再套在电机轴上。
一.按减速方式分类1.有齿轮曳引机：拖动装置的动力，通过中间减速器传递到曳引轮上的曳引机，其中的减速箱通常采用蜗曳引机轮蜗杆传动（也有用斜齿轮传动），这种曳引机用的电动机有交流的，也有直流的，一般用于低速电梯上。
曳引比通常为35：2。
如果曳引机的电动机动力是通过减速箱传到曳引轮上的，称为有齿轮曳引机，一般用于2．5m/s以下的低中速电梯。
2.无齿轮曳引机：拖动装置的动力，不用中间的减速器而是直接传递到曳引轮上的曳引机。
以前这种曳引机大多是直流电动机为动力，现在国内已经研发出来有自主知识产权的交流永磁同步无齿轮曳引机。
曳引比通常是2：1和1：1。
载C1——与加速度、减速度及电梯特殊安装情况有关的系数，一般称为动力系数C2——由于磨损导致曳引轮槽断面变化的影响系数（对半圆或切口槽：C2=1，对V型槽：C2=1．2）。
efα中，f为曳引绳在曳引槽中的当量摩擦系数，α为曳引绳在曳引导轮上的包角。
efα称为曳引系数。
它限定了T1/T2的比值，efα越大，则表明了T1/T2允许值和T1—T2允许值越大，也就表明电梯曳引能力越大。
因此，一台电梯的曳引系数代表了该台电梯的曳引能力。
3安装编辑安装步骤(1)当承重梁在机房楼板下面时，一般需要做一个比曳引机底盘大30mm左右、厚度为250～300mm的钢筋混凝土底座，底座上预埋好固定曳引机的螺栓。
在混凝土底座下面，承重梁的上面应放臵减振橡胶垫，曳引机应固定在混凝土底座上。
混凝土底座与曳引机由压板和挡板固定在一起。
(2)当承重梁在机房楼板上面时，可将曳引机底盘的钢底座与承重梁螺栓连接为一体，如需减振，则应制作减振装臵。
永磁同步无齿轮曳引机MCG系列使用说明书请将此说明书交至最终用户（安装、使用、维护、保养等）手中并请妥善保存。
V201910非常感谢您选用本司产品，本司永磁同步无齿轮曳引机（以下简称曳引机）采用了先进的设计理念和制造工艺，产品具有结构紧凑、体积小、重量轻、能耗低、噪声小、效率高等特点。
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•曳引机起吊前请确认曳引机重量，起吊时请使用本体吊环或吊孔，务必垂直起吊。
工艺设备科学大众·Popular Science2019年5月浅谈永磁同步无齿轮曳引机的结构以及制动器的分析广州广日电梯工业有限公司 黄杰勋摘 要：电梯曳引机是电梯的动力设备，关键功能是启动电梯和输送动力。
结构的方式直接影响到电梯运行的平稳，同时，动力装置常常存在一些抱闸的问题，文章阐述了相应的解决方法。
关键词：曳引机；制动器；块式电梯曳引机分为有齿轮曳引机和无齿轮曳引机两类。
有齿轮曳引机主要用于低速、吨位大的电梯，而无齿轮曳引机主要使用在速度相对快，且吨位稍少的电梯中。
曳引机通俗地说就是一种起重装置的动力装置。
1 曳引机的分析与应用电梯曳引机在正常状态下包括曳引轮、电机、制动器、联轴器、机架、导向轮、盘车手轮、减速箱等零部件，而无齿轮曳引机则少了减速箱及与其相关的零部件。
在结构中，导向轮通常安装在曳引架或固定在井道里的搁机梁上。
盘车手轮通常挂在电机轴附近的墙上，有需要的时候装上来盘车，或者固定在电机轴上。
曳引钢丝绳穿过曳引轮与电梯轿厢相连，另一侧则相连于对重装置来平衡轿厢。
对重和轿厢为两个相对运行的部件，为了在井道中不相碰，则需要通过导向轮导向，并分别与升降上轿厢的导轨和对重的导轨分开运行。
轿厢与对重装置的重力通过钢丝绳的接触设计引起牵引线之间的摩擦，通过这种方式，电机旋转带动钢丝绳摩擦，驱动运动，使得轿厢和对重能相对运动。
在有齿轮曳引机和无齿轮曳引机中，各厂家比较常用的是无齿轮曳引机，应用永磁同步技术的，通常称为永磁同步无齿轮曳引机。
永磁同步无齿轮曳引机一般能应用于高速的电梯，且平稳安静，永磁同步无齿轮曳引机无传动结构，体现出以下优点。
1.1 运行平稳由于没有传动结构，皮带传动装置没有磨损或滑移。
该电梯具有精度高、平稳性好、运行可靠等特点，是电梯绿色节能的突出特点。
1.2 节能无齿轮曳引机没有传动结构，所以没有机械动力损失，能量消耗会相对降低。
1.3 节省润滑油齿轮牵引车没有传动结构，没有了齿轮箱使用润滑油的环节，使轴承有足够的润滑油即可。
一、永磁同步无齿轮曳引机与有齿轮曳引机相比有哪些优点？1 体积小、重量轻伊士顿电梯引进和技术转化的永磁同步曳引机采用高性能钕铁硼稀土永磁材料和现代永磁电机设计技术，使曳引机的功率传输密度大大提高，取消了传统有齿轮曳引机的齿轮减速机构（齿轮减速箱），实现了曳引机的无齿轮传动，使得曳引机的整个体积缩小30%左右，重量减轻30%左右。
2 噪音低、振动小由于取消了齿轮减速机，有效降低了曳引机传输系统的噪音和振动，同时消除了传统有齿轮曳引机有可能发生的曳引机机械振动频率与建筑物固有频率发生共振现象,噪音下降可达10分贝.3 少维护或免维护齿轮减速机的取消，不用在使用齿轮油和每年1—2次的更换,大大减少了曳引机的维护成本和工作，使曳引机做到少维护甚至免维护。
4 效率高、节能永磁同步曳引机采用永磁体励磁，没有励磁损耗，电机本身效率提高，另外齿轮减速箱的取消，减少了曳引机曳引传动中的机械能量损耗，使整个曳引传动系统的效率大大提高（可达40%），功率减少30%左右,节能效果显著。
5 可靠性高曳引轮与制动轮采用整体结构形式，安全可靠性提高。
制动系统采用上电释放的双臂闸瓦刹车系统，双臂制动力矩达2.2倍额定转矩，安全性更高。
6 安装过程简化由于无齿轮永磁同步曳引机本身具有上行超速保护功能，不用在另外增加上行安全钳（额外增加上行超速保护装置），简化安装过程,减少故障点。
7.节约成本1)齿轮减速机的取消，不用在使用齿轮油和每年1—2次的更换;2)机房尺寸可以降低和缩小;二、我公司永磁同步无齿轮曳引机产品概况伊士顿电梯率先在国内通过 2.5M/S高速永磁同步无齿轮的国家电梯质量检验中心检验，各项性能指标均符合国家标准要求。
目前永磁同步无齿轮曳引机产品包括N（ESW800）和W(ESW1000)两个系列。
N(ESW800)系列为内转子结构，与普通电机结构相同，即电机的转子位于电机内部，定子位于转子外部并固定在机座内腔。
内转子结构适用于大载重量、高速度应用要求。
永磁同步无齿曳引机原理永磁同步无齿曳引机是一种使用永磁同步电机作为动力源的曳引设备。
它在电梯和升降机系统中广泛应用，能够高效、安全地完成载人或载物的上下运输任务。
永磁同步无齿曳引机的工作原理是通过电机产生的磁场与曳引机上的磁铁相互作用，实现电梯或升降机的垂直运动。
其中，永磁同步电机是一种能够产生恒定磁场的电机，其磁场由永久磁铁提供，因此无需外部电源来激励其磁场。
在永磁同步无齿曳引机中，电机的转子与曳引机的轴相连，通过传递电能来驱动曳引机的转动。
当电机通电后，永磁同步电机产生的磁场将与曳引机上的磁铁相互作用，产生电磁力。
这种电磁力将驱动曳引机的转动，从而实现电梯或升降机的上下运动。
与传统的曳引机相比，永磁同步无齿曳引机具有许多优点。
首先，由于永磁同步电机的磁场是恒定的，因此其转矩和速度响应较快，能够更准确地控制电梯或升降机的运动。
其次，永磁同步无齿曳引机无需外部电源来激励磁场，节省了能源成本。
此外，由于永磁同步电机的效率较高，所以永磁同步无齿曳引机的能耗较低。
最后，永磁同步无齿曳引机的结构简单紧凑，占用空间较小，适用于各种类型的电梯或升降机。
除了上述优点，永磁同步无齿曳引机还存在一些挑战。
首先，永磁同步电机的磁场强度受限于永磁材料的性能，因此在设计中需要选择合适的永磁材料。
其次，由于永磁同步电机的磁场是恒定的，因此在启动和制动过程中需要采用其他控制策略来实现平稳的运动。
此外，永磁同步无齿曳引机的维护和保养也需要专业技术人员进行，以确保其长期稳定运行。
永磁同步无齿曳引机是一种高效、安全的曳引设备，能够广泛应用于电梯和升降机系统中。
其工作原理是通过永磁同步电机产生的磁场与曳引机上的磁铁相互作用，实现电梯或升降机的上下运动。
永磁同步无齿曳引机具有转矩和速度响应快、能耗低、结构简单等优点，但也存在一些挑战。
通过不断的研发和创新，相信永磁同步无齿曳引机在未来会有更广阔的应用前景。
1of 2-162 电梯曳引机Traction machine曳引机是电梯的动力源（又称主机），通常由电动机、制动器、减速机和底座组成；是靠曳引钢丝绳与曳引轮的摩擦来实现轿厢运行的驱动机。
曳引机又以电动机与曳引轮之间有无减速机区分为有齿轮曳引机和无齿轮曳引机两种。
As power provider for lift, traction machine, also called main machine, is composed of motor, brake, geared machine and seat. It is a drive to make car move by means of the friction between traction rope and sheave. According to whether the geared machine is provided or not, it is classified into geared and gearless types.2-1有齿轮曳引机Geared tractionmachine有齿轮曳引机广泛用于运行速度v ≤2.0m/s的各种货梯、客梯、杂物梯。
为了减小曳引机运行时的噪音和提高平稳性，一般采用蜗轮副作减速传动装置。
这种曳引机主要由曳引电动机、蜗轮、蜗杆、制动器、曳引绳轮、机座等构成，其外形如图2-1。
Geared tractionmachineis widely used in cargo lift, passenger lift and service lift with speed of not more than 2.0m/s. T o reduce working noise and enhance stability, worm gear is normally used as geared drive. Such machine is composed of motor, worm, gear, brake, rope and seat, as shown is figure 2-1.电梯的载荷、运行速度等主要参数取决于曳引机的电机功率和转速，蜗轮与蜗杆的模数和2 of2-16减速比，曳引轮的直径和绳槽数，以及曳引比（曳引方式）等。
浅谈无齿轮曳引机的优缺点
1、正视无齿轮曳引机
无齿轮曳引机的产生，毕竟迎合了电梯的需求，迎合了环保的需要，迎合了厂家的利益。
它的诞生不单单是为了无机房电梯的需求，同时也是为了节能、降噪的需要。
适者生存，我们应当看到它的无限前景（无传动机构、磨损低、装配简单、噪音低、永磁同步能耗低、省油、无油污、运行平稳易维护），为其生存发展创造条件。
我们当然也不能忽视永磁同步无齿轮曳引机的缺点和不足（成本造价高，永磁体寿命有限，还很难实现1∶1悬挂方式，编码器传输对变频器的影响、制动器力矩问题等），为完善无齿轮曳引机并坚持不懈的努力研究开发新材料、新技术。
无齿轮曳引机已经“来到”我们面前，在宣传其优点的同时也要正视这些尚需解决的问题，尤其当今曳引机厂家林立、竞争激烈，要想摆脱窘境、要想转产、开发新产品，就应端正心态、直面现实、正视困难，以全新产品占领市场、扭转局面。
2、永磁同步无齿轮曳引机的优点
永磁同步无齿轮曳引机，一经面世就显示了它的勃勃生机。
1）永磁同步无齿轮曳引机无传动结构，体现如下几点好处：
（1）磨损低。
无齿轮曳引机的最大优势在于没有任何传动结构，除了电机转子轴（它同时又是曳引轴）上有一组轴承之外，就再也没有什么机械磨损了，没有磨损，自然延长了曳引机的使用寿命。
（2）节能。
无齿轮曳引机由于没有传动结构，也就没有了机械方面的功率损耗，相对来讲，也就节省了能量和运行开支。
以载荷1000kg、梯速1.0m/s变频调速电梯为例：OTIS有齿曳引机（曳引比为1∶1）需11kW；韦伯无齿曳引机（曳引比为2∶1）只需6.7kW。
（3）安装简便。
由于曳引轮直接固定在电动机的轴上，结构紧凑体积小、重量轻，便于吊装、运输，所以现场安装也就容易多了，仍以载荷1000kg、梯速1.0m/s变频调速电梯为例：OTIS有齿曳引机17CT，自重1300kg；韦伯无齿曳引机WEB-1.0-1000，自重300kg。
（4）运行平稳。
由于没有传动结构，也就没有皮带传动的丢转、打滑，电梯平层精度高、运行可靠；也就没有齿轮啮合的噪音和震动，从而表现在电梯运行平稳、噪音低，这也是电梯绿色革命的突出特点。
（5）省油。
无齿轮曳引机由于没有传动结构，也就省去了传统减速箱中的润滑油，它只在轴承内存有足量的润滑脂。
日常维保不存在更换润滑油的烦琐，同时也避免了润滑油泄漏带来的污染和维护难度，又节省了润滑油费用。
（6）使用方便。
由于无齿轮曳引机没有液态润滑油，亦无泄漏，不仅没有污染，而且可以任意姿态安装，比如底脚朝上悬挂于井道顶板处。
2）永磁同步无齿轮曳引机控制系统的好处
永磁同步无齿轮曳引机都设计了“断电短路”环节，利用“永磁同步电动机，短接三相绕组时可以作为发电机运行”的这一突出优点，有效地避免电梯失控溜车。
这一环节体现了以下几个好处：
（1）当电梯失控（如电梯停止运行，又恰遇抱闸故障无法制动）发生溜车时，由于绕组短路、发电制动，在很小的转速下就会产生很大的力矩，使电梯溜车的速度变得非常缓慢，不致造成梯毁人亡的悲剧。
（2）当无齿轮曳引机安装在井道内，遇有故障停梯在平层区域以外需要疏放乘客时，可以通过连接开闸搬手的钢丝拉索，很方便地在井道外操作：开闸、缓慢溜放到平层位置，很安全（这对于有齿曳引机，是根本不可能的）。
（3）当电梯严重超载（比如，超过额定载荷150％）造成电梯下沉时，其下沉速度也是非常缓慢的，不会引起乘客极度恐慌，提高了电梯的安全可靠性。
以上这些优点都是显而易见的，道理也是极简单的，勿庸赘言。
3、永磁同步无齿轮曳引机的缺点
既然无齿轮曳引机有这么多优点，各类刊物又在不遗余力地大力宣传。
理应如雨后春笋般被广泛应用，然而实际情况却是雷声大雨点小，什么原因呢？问题在于人们对永磁同步无齿曳引机了解不够；从表象看价格太高，也是很重要的因素；然而了解它的人持观望的态度，原因在于这项新技术尚存一些问题。
现就这些问题做一些探讨，以期更好、更全面地认识电梯驱动技术。
1）驱动技术的核心问题
在小于2.0m/s的中低速电梯中大多使用有齿轮结构，由电动机直接驱动。
在这里减速箱成为人们关注的问题，表面看来是由于电动机的转速太高，因此要用减速机构降低其转速，但实际上配用适当的电气调速装置后的电动机的转速是可以调节的，不用减速箱照样可以得到需要的转速，因此问题的实质不在于转速。
那么是什么因素决定了减速箱的采用与否呢？是转矩，在某种意义上，减速箱的名称并不确切，而应称其为“增力箱”，理解上也可将其看成“减速增力箱”。
作为机电能量转换装置的电动机，在磁感应强度和电流线密度一定的情况下，电动机转矩跟气隙所围成的圆柱体积成正比。
事实上，转切应力跟磁感应强度和电流线密度直接相关。
由于气隙圆柱的体积基本上决定了电动机的体积，而电动机的体积又基本上决定了其重量和价格。
由此可见，比较电动机的最重要参数并非电动机的功率，应该是电动机的转矩。
要提高磁感应强度，受限于磁性材料的性能。
在目前的技术条件下，铁芯中的磁感应强度在2.0T左右时就达到饱和，而通常交流异步电动机中实用的线性区的磁感应强度大约在 1.0T，直流电动机和同步电动机中的磁感应强度可以提高到1.5T。
要更高的磁感应强度，一方面技术上有较大的难度，另一方面材料的价格也相当昂贵；要提高电流线密度，又要受限于导体的发热和绝缘问题，而且电流线密度的大小也必须考虑磁路材料的性能以避免磁性材料的过度饱和。
在过度饱和的情况下，会带来电动机性能上的一系列问题。
要加大气隙长度或有效半径，电动机的外形尺寸和体积重量就必须增加。
低速电梯在所需转矩确定的情况下，如果通过加大电动机长度或半径的方法达到所需的转矩，则电动机本身的允许转速又往往高于工作机构所需的转速，这样电动机就不能在最高转速（最高电压）下运行，也就是说电动机不能达到其最大的功率，导致电动机的功率利用律十分低下。
总之，电动机要达到最高的功率利用律，转速（电压）也必须得到充分的利用，即转速要足够高。
综上所述，在电流发热受限的条件下，电动机中的磁感应强度不够强是电动
机转矩不够大的根本原因，如果电动机中的磁感应强度能提高100倍，则现实中减速比为100以下的机械减速装置都可以取消，目前看来这只有靠将来超导技术的突破来实现了。
2）减速箱的作用及缺点
下面我们举实际的例子来说明，电梯驱动系统的机电设计是如何实现相对最优的。
假如电梯的基本参数和绕绳方式不变，某种用于低速电梯的蜗轮蜗杆减速箱的传动比为63∶2，由此可以估计该电动机的转矩跟曳引轮的转矩相差大约为30倍，这一数据可以作为我们以下讨论的基准。
要将上述有齿轮电梯改成无齿轮电梯，前提是电动机的转矩必须设法提高30倍，如果不考虑电动机的容量利用律，只需简单增大电动机的长度和等效半径的平方的乘积到30倍就可实现，不过这台无齿轮曳引机的体积、重量和价格却是让人无法接受，显然要在体积和重量不增加或增加不多的条件下将电动机的转矩增大30倍，这几乎可以说比登天还难的技术，由此可见，蜗轮蜗杆在此起了非常重大的作用。
由于电动机本身固有的“缺点”，要实现机电系统全局的最优化，在大多数情况下都要采用减速增力的机构。
电梯若要实现无齿轮驱动，就要增加电动机本身的输出力矩。
为此采用高性能稀土永磁材料励磁、提高电动机有效功率即功率因素等，但不管如何改进设计，电动机本身的体积和重量都大大增加。
采用2∶1悬挂是国内外大多数电梯设计方案采用的悬挂方式。
经常有人问，永磁同步无齿轮曳引机为什么不用1∶1悬挂？如果不考虑成本，仅需将电机的体积、重量增加1倍即可，这样电动机转矩也能增加1倍，就能实现1∶1悬挂，就没有价格优势可言了。
3）编码器和变频器
电动机力矩太大不仅导致成本过高，而且由于速度很低，相关的速度编码器分辨率也要相应提高。
在低速运转时由于闭环失控时间的延长，将对拖动控制系统—变频器的工作带来难度，随之而来的就是电动机运行性能的大幅度降低。
为什么编码器会造成失控？这要从编码器的原理来分析，由于广泛使用的光电编码器输出的是离散脉冲信号，脉冲与脉冲之间总有一定的间隔，在相邻两个脉冲之间，编码器无法分辨位置的变化，当然也无法检测速度。
由此可见，随着极数的增加编码器分辨率也成比例地增加，才能保证控制的精度，这无疑会大大增加其成本。
4）制动器问题
此外，无齿轮还带来制动器设计难度大大提高，在制动器系统中，主要的难点仍然在电的方面，即电磁铁的推力仍嫌不够大。
为此世界各国的设计人员也是费尽了心机，甚至干脆采用液压系统来松闸。
就电磁铁松闸形式来说，有的采用多级杠杆机构，有的采用了多盘式制动器，有的采用了V型槽制动轮，有的采用了非对称块式结构，有的采用加大制动轮直径的办法，这些措施降低了制动电梯对电磁铁推力的要求。
就电磁铁本身来说，为了缓解推力和发热的矛盾，在制动器打开瞬间，对线圈供给超倍电压，在制动器打开后，如果不及时降低电压，由于线圈发热量是额定值的数倍，线圈将在短时间内烧毁，为此要通过电子线路在强励磁数秒钟内降压至可靠的维持电压，要完成这一功能一般都采用半导体变流装置，由此也带来系统复杂化和制造成本的上升。
制动器的制造成本、噪声和可维护性往往成为令人头疼的问题，综合考虑各。
