浅析永磁同步电机控制技术在电梯技术上的应用

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。

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。