电梯曳引机永磁式制动器
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永磁同步曳引机优缺点论文摘要:永磁同步无齿轮曳引机并不是当今电梯优化设计的唯一方案,与其它类型的无机房电梯(如薄型有齿轮曳引机、行星齿轮曳引机、摆线针轮曳引机、皮带传动曳引机)相比各有利,但它毕竞没有任何传动结构(没有机械磨损),而是将电动机的转矩直接传递给电梯(没有传动损耗)。
在设计和材料都理想的情况下,它属于制造、装配、安装和维护都是最简单的一种驱动方式,其前景是无限广阔的。
1 永磁同步无齿轮曳引机的优点1.1 永磁同步无齿轮曳引机,一经面世就显示了它的勃勃生机永磁同步无齿轮曳引机,无传动结构,体现如下儿点好处: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,没有机械磨损,延长了曳引机使用寿命。
②节能。
无齿轮曳引机没有传动结构,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1.00m/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,现场安装容易,仍以载荷1000kg、梯速1.00m/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;没有齿轮啮合的噪音和震动,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。
无齿轮曳引机没有传动结构、就省去了传统减速箱中的润滑油,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,避免了润滑油泄露带来的污染和维护难度,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,没有污染,可以任意姿态安装,比如底脚朝上悬挂于井道板处。
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。
永磁同步曳引机制动器冗余的制动能力的分析随着城市化进程的加快以及交通方式的多样化,地铁等轨道交通方式成为城市交通的重要组成部分。
在轨道交通中,列车的运行安全是至关重要的。
因此,在一些必须的控制系统中,制动系统是不能忽视的一环。
永磁同步曳引机制动器是一种新型的列车制动系统,具有结构简单、质量轻、能耗低、稳定可靠等优点。
为提升制动系统的可靠性,一些制动器的设计引入了冗余的机制,即使用多个装置或部件通过“多余”模块来保证当系统其他部件失效时可以维持一个正常的操作模式。
但永磁同步曳引机制动器冗余装置在制动过程时能否正常起作用又是需要研究的问题。
永磁同步曳引机制动器冗余系统的制动过程主要包括两部分——启动阶段和制动阶段。
在启动阶段,系统先通过电磁离合器连接制动机械传动器,随后通过驱动器的控制,将其转速提高至所要求的最大转速。
当系统需要停车时,需要设定目标的制动转矩,并要注意选择合适的减速方式,通常选择制动加减速和制动滑行两种方式之一。
在此阶段,制动机械传动装置及制动控制器的数量对运动控制的影响是极其重要的,因为过多或不足的制动转矩很容易导致列车制动失灵或磨损过度。
当制动转矩达到设定目标后,就进入了制动阶段。
在制动阶段,系统的制动冗余机制将起到重要作用。
制动器的冗余处理初步保证了整个制动系统的安全性,可以分两种情况来看待:1.当制动机械传动装置故障时,系统会自动切断驱动器的电源,制动器通过自身的制动器回转阻力完成列车的停车。
在此情况下,列车的制动长度取决于回转阻力和停车地点的距离。
2.当制动器控制器故障时,系统会自动生成采用离线方式工作的故障模块进行应急制动。
在以上两种情况下,为保证制动器冗余机制的正常运行,需要满足两个条件:一是要有可靠的控制系统,能对控制器故障及制动机械传动装置故障进行准确的检测和判断,从而精确控制列车的制动长度;二是冗余机制本身要具备稳定的回转阻力和足够的制动转矩,发挥其应有的作用。
总之,永磁同步曳引机制动器冗余机制的出现,为轨道交通行业的发展增添了一道保障,提升了列车运行的安全性。
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。
78 电梯ELEVATOR 2011年01期前言永磁同步无齿轮曳引机的制动器作为上行超速保护装置,是电梯系统的重要安全部件,它的工作是否正常,关系到电梯设备及乘客的安全。
下面笔者就简单地谈谈永磁同步无齿轮曳引机上常用的鼓式制动器的检测和保养方法。
一、鼓式制动器的构成和重要参数检测 (以WTD1-1000-100为例)鼓式制动器主要由磁力器组件、制动臂组件、制动瓦组件构成,见图1。
主要检测参数:最大设计行程、最大许用工作行程、空行程、最小空行程、出厂调整行程、制动瓦间隙、最低启动电压、最高释放电压。
1、最大设计行程制动器动芯能够运动的最大距离。
为了保证制动器的长期工作可靠,制动器的最大设计行程应该大于或等于3.5mm。
由于有制动器摩擦片寿命期内的磨损和轴承间隙、制动轮椭圆度等加工误差及设备变形等因素的存在,所以对于直径在500mm及以下的制动轮径制动器,制动器动芯许用最大最大设计行程=最大许用工作行程+空行程2、最大许用工作行程在额定推力作用下制动器能可靠工作的动芯最大移动考虑到制动器在实际使用过程中随着摩擦片的磨损,制测量方法:可在制动器通断电开闸/上闸动作时用量具读2011年01期 ELEVATOR 电梯 79测量方法:在断电上闸后,将磁力器动芯向里推至极限(推不动为止),用塞尺检测制动器动芯输出轴与制动螺栓之间的间隙,此值为空行程,见图3。
4、出厂调整行程曳引机出厂时制动器调试的能够有效松闸的动芯实际移动距离,此值应小于最大许用工作行程。
此行程为产品出厂时,制动轮与制动瓦之间调整的间隙,一般为0.10mm-0.15mm左右(参见如图4),此时制动器动芯移动的行程约为2mm左右,此值即为出厂调整行程。
5、制动瓦间隙制动器通电或手动完全松闸以后,制动瓦的摩擦片与制动轮表面之间的间隙。
测量方法:在现场时需将电梯对重蹲底,将曳引机防护罩取下,制动器单独通电开闸,用塞尺按图3所示测量。
此值一般为0.10-0.15mm。
电磁块式制动器在电梯曳引机中的应用设计电磁块式制动器是一种常用于电梯曳引机的制动装置。
其主要作用是在断电或紧急停电时,通过产生电磁力来制动电梯,确保乘客和货物的安全。
电磁块式制动器的构造主要包括激磁线圈、制动器轮圈、制动块、压板等部件。
当电梯停靠时,激磁线圈通电产生磁场,将制动器轮圈上的制动块压紧在曳引机的制动脱带上,从而实现制动。
当正常供电时,激磁线圈断电,制动器块与脱带分离,电梯就能正常运行。
在电梯曳引机中,设计电磁块式制动器的关键是确保其制动力的可靠性和安全性。
为此,首先需要选择合适的材料制作制动块,以提高其摩擦系数和耐磨性。
制动块的设计也需要考虑到曳引机的制动力矩,以确保在各种工况下均能实现安全制动。
制动器的轮圈也需要具备足够的承载能力和耐磨性,以确保长时间的使用寿命。
为了进一步提高制动器的安全性,可以在制动器系统中增加保险装置。
一种常用的保险装置是制动器的过载保护装置,其原理是通过在制动器轮圈或制动块上安装压力传感器,当制动力矩超过预设值时,自动切断制动器的激磁线圈电源,使电梯停止运行,从而避免制动器的过载损坏。
在电梯曳引机中使用电磁块式制动器还需要注意制动器的散热问题。
长时间运行会使制动器产生大量热量,如果散热不良,容易导致制动器失效。
制动器应设计有良好的散热结构,并根据曳引机的工作负荷合理选择制动器的额定功率。
电磁块式制动器在电梯曳引机中的应用设计需要考虑制动力的可靠性和安全性、选用合适的材料和合理的结构设计、增加保险装置以及解决散热问题等。
通过科学合理的设计,保证电梯的安全运行,保护乘客和货物的安全。
电磁块式制动器在电梯曳引机中的应用设计随着现代城市化建设的不断发展,电梯已经成为人们日常出行的必需品。
在电梯中,曳引机是一个非常重要的部件,它负责带动电梯的升降运动。
为了确保电梯的安全性和稳定性,需要配备一种高效可靠的制动器。
电磁块式制动器就是一种常用的电梯制动器,具有结构简单、维护方便、制动力大等优点,在电梯曳引机中得到了广泛应用。
一、电磁块式制动器的结构电磁块式制动器主要由电磁铁、制动块、承力轮、压盘、螺钉、弹簧等组成。
1.电磁铁:它是制动器的核心零部件,主要作用是通过电磁作用将制动块固定在承力轮上,从而实现制动目的。
2.制动块:制动块是与电磁铁配套使用的部件,它是实现制动的重要组成部分。
制动块一般由耐磨、高温等特殊材料制成,能够承受大的制动力。
3.承力轮:承力轮是电梯曳引机中的一个重要部分,它是连接电机和牵引绳的零件,也是制动器的负载部件,能够承受电梯的载荷。
4.压盘:压盘是牵引绳、制动块和承力轮紧密连接的零部件,能够确保制动块牢固地固定在承力轮上,从而实现电梯的制动。
6.弹簧:弹簧是一种弹性元件,主要作用是保证制动块和承力轮之间的紧密结合,并能够在牵引绳松懈时使制动松开。
当电梯运行时,曳引机上的电机会驱动承力轮转动,从而带动电梯的升降运动。
当需要停止电梯时,电机驱动的转动力就需要被制动器吸收掉,从而实现电梯的静止或者减速。
电磁块式制动器的工作原理就是利用电磁铁的磁力吸合制动块,将其紧密地固定在承力轮上,从而实现电机的停止和制动。
电磁块式制动器在电梯曳引机中的应用设计需要考虑到电梯运行的特殊性和制动器本身的性能特点。
一般来说,设计制动器时需要考虑以下几个方面:1.制动力:制动力的大小和电梯跑速和负载有关,不同的电梯在设计制动器时需要考虑的制动力大小是不同的。
2.制动块的耐久性:制动块在长时间运行中会因磨损而失去制动力,因此需要选择耐磨、高温等特殊材料来制作制动块。
3.制动器的稳定性和可靠性:制动器需要具有良好的稳定性和可靠性,能够在长时间运行中保持稳定的制动力,防止出现制动力波动和失效等现象。
电梯曳引机永磁式制动器
石定良
电梯曳引机的制动器非常重要,工作频繁,不能有差错。
通常用弹簧紧紧把刹车皮压住曳引轮,一直呈刹车状。
需要运行时,由电磁线圈通入强大的电流,产生强大的磁场,将中心顶杠往二边强行推开压住曳引轮的刹车皮,稀土同步电机便带动曳引机轮运转。
运转过程电磁线圈必须一直通电使曳引轮保持自由状态。
(见图1)
图1.电磁制动
中心推
用稀土永磁铁代替电磁线圈产生的磁场,将会节约大量的铜线材料,并且也可节约大量的电能。
在大批量生产的产品上应用,将会给生产企业降低成本。
给用户提供更加节能的产品。
图2是用一块方形稀土永久磁铁充以图示的二极,二极处各用软磁镶嵌在极上,使成为圆柱形,塞进用二块软磁材料中间用隔磁材料制成的壳体的圆形孔中。
二边用非导磁材料将磁铁处在孔中心,留有一定间隙,磁铁可以顺利转动。
单永磁体制动(转动90度)
b .制动位磁路图 c.运转位磁路图
a.总体图
图2给出了在曳引机上安装的情况、旋转磁钢90度时,制动和运转状态磁路的工作原理
需要驱动推杆力比较大的话,可以采用图3的方案。
加强型双永磁体制动(转动180度)
a.总体图
c.运转位
该方案在软磁壳体预埋了一块永久磁钢,在可转动稀土永磁体极性与其相反排列时(图3c ),磁力线部成回路,外部不呈现磁性,动铁心不能被吸动,为刹车位。
当2个稀土永磁体都转动180度时,软磁壳体被3块永磁体磁化,外部就呈现3块磁铁的合成磁力,将动铁心吸住,带动推杆推开刹车,曳引机可以运行。
需要刹车时可再接通操动电磁铁,将可转动稀土永磁体极性再转动180度,磁力线又回c 图的状态,动铁心失磁后,曳引轮被推杆处弹簧力作用下的刹车皮紧压刹车。
操动机构可设计成双稳态,仅在转换运行和刹车瞬间通电,节电效果就更加明显了。
实例计算:
已知:YJ140制动器 Lg=0.2cm F=550N ,选用各向异性钡铁氧体,求需要多大尺寸的永磁铁和轭铁。
解:将单位换算成英寸(in )和磅(Ibf) Lg=0.2÷2.54=0.(in) ; F=550÷4.448=123.65(Ibf )
功常数:Lg÷F=0.007 查图4-91,对应曲线12,η=3.4
将已知的F, Lg,η代入下式求得磁体重量Gm=FLg/η=(123.65×0.)÷3.4=9.768(Ibf)=2.873(Kg) 放大系数K=2.873÷0.122=2.355
磁体(见图4-90中12)
a=2.5×2.355=6cm
b=1.3×2.355=3cm
c=0.5×2.355=1.177cm
经用计算机专用仿真软件验证,用本厂常用烧结铷铁硼磁钢Gm=0.66Kg
a=6cm
b=4cm
c=1cm
按图2方案(见下图)就能在左右二边空气隙中产生631N吸力,大于550N吸力的要求。
制动器总尺寸与原电磁制动器相同。
验证了采用永磁后力和允许体积的可行性。
Y J140制动器改用永磁尺寸图
下附《磁路设计原理》有关计算部分图表
永磁制动器最适合在自动扶梯曳引机上使用。
用于地铁、机场、超市、体育馆等大型场馆的自动扶梯都是连续运行机械,要求曳引机一直在运行状,常规
的制动器就只能把装在制动器里的线圈长期通电来顶开刹车皮。
那么除多用电不算,还带来不可靠。
万一线圈电路中某个元件故障(线圈回路一般都有整流元件和抗干扰电容、导线接头等)、线圈发热(电源电压过高引起烧线圈是经常的事)等因素都会引起停机故障。
用永磁制动器,使用双稳态工作机构,就能够避免上述问题。
双稳态工作机构仅仅用于将永磁体转动固定角度,转好后就恢复自然状态,工作是靠永磁力将刹车皮顶开,不发热,不通电,不需要外界任何能量。
非常低碳、环保。
由于永磁制动器将需要转动的力的作用点移到外部,空间比线圈那点空间自由,方便任意支配。
因此尽管扶梯用曳引机开、停的频率很低,,也可以设计力的放大机构来缩小驱动设备的短暂工作时的耗能及体积。
永磁式制动器设计得与常用的制动器尺寸相同,因而可以作为一个独立的部件对大批运行中的自动扶梯进行更换改造。
相信必定会取得广大自动扶梯用户的欢迎,它的诞生将会产生巨大的社会效益和经济利益。