电梯曳引机系统介绍
2006-10-24
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XOEC
电梯常用驱动方式
➢ 曳引驱动 ➢ 卷筒驱动（强制驱动） ➢ 液压驱动 ➢ 直线电机驱动
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XOEC
XOEC
曳引驱动原理
曳引方式的优越性：
➢ 安全可靠
➢ 提升高度大
v
曳引条件：
T2
T1 / T2 e f
T1
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曳引机
减速箱 制动器 电动机
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XOEC
XOEC
曳引机运行原理
N S
Nd S
q N S
N S
S
N
d
q N
S
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曳引机主要参数
额定功率：P Qv(1 ) Kw
10212
额定转速：ne
60vi
D
RPM
反电势系数： 轴载荷: kg
额定转矩：Te 9550 P Nm
ne
载重 kg 1000
梯速 m/s 1.75
编码器
曳引轮 制动器
电动机
底座
有齿轮曳引机
曳引轮
永磁同步无齿轮曳引机
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无齿轮主机技术背景
➢ 我国稀土资源丰富,尤其是钕铁硼材料的诞生促进 了大功率永磁电机的发展
➢ 微机控制技术实现了较优化的矢量控制 ➢ 电力电子器件（IGBT）和永磁同步电机专用变频
器的发展 ➢ 电梯行业对小机房、无机房、绿色环保、节能、低
U
V
PM
W
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电机PWM电流
三角波为载波。当调制波电压值大于载波电压值时，则IGBT导通，输出母线电压到电机端子上。当调制波 电压值小于载波电压值时，相应的IGBT关断，则不输出电压。因此，变频器输给电机的是幅值不变、持续 时间按正弦规律变化的直流电源，此电源对电机的作用效果相当于正弦交流电源。 调制波的频率和变频器输出电流的频率相同，因此调节调制波的频率就可以调节电机转速。频率增加，电 机转速加快。 变频器矢量控制电机电流时，即是根据电流指令调节调制波的幅值。当幅值增加时，IGBT导通时间会增长， 则电流变大。反之则电流减小。
梯起动平稳，运行舒适。 外型美观，大方。
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XOEC
XOEC
典型外形结构
内 转 子 鼓 式 制 动
外 转 子 叠 式 制 动
外 转 子 鼓 式 制 动
外 转 子 钳 式 制 动
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内部结构原理和关键部件
曳引轮 转子体（轭）
机座 盘车轮
永磁体 定子铁芯
XOEC
轴承
编码器
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内部结构原理
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XOEC
GB7588附录M
M1 引言
曳引力应在下列情况的任何时候都能得到保证： a)正常运行； b)在底层装载； c)紧急制停的减速度。
另外，必须考虑到当轿厢在井道内不管由于何种原因而滞留时应允许钢 丝绳在绳轮上滑移。
下面的计算是一个指南，用于对传统应用的钢丝绳配钢或铸铁绳轮且驱 动主机位于井道上部的电梯进行曳引力计算。
噪声、低震动的需求 ➢ 无齿轮曳引机是机械、电机原理、稀土材料、微机
控制、电力电子等多项技术结合的产品
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XOEC
无齿轮主机优点
效率高 永磁体励磁，电机电流减小，铜损减少；直接驱动， 电机转速低，机械磨擦损失少。比异步电机效率高5~10%。 由于没有齿轮箱，比有齿轮主机效率高25%以上。
低噪音 无机械齿轮噪音，主机转速低声音小。与有齿轮相 关，噪声下降15dB以上。
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XOEC
GB7588附录M
M2.2当量摩擦系数计算
γ
M2.2.1绳槽类型
M2.2.1.1半圆槽和带切口的半圆槽
4 cos sin
使用下面公式：f 2 2
sin sin
式中：β---下部切口角度值；
β
γ---槽的角度值；
μ---摩擦系数。
β的数值最大不应超过106°（1.83弧度），相当于槽下部80 %被切除。
γ的数值由制造都根据槽的设计提供。任何情况下，其值不应 小于25°（0.43弧度）。
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GB7588附录M
M2.2.2摩擦系数计算 使用下面的数值；
---装载工况 μ=0.1； ---紧急制停工况 0.1
1 v 10
---轿厢滞留工况 μ=0.2。 式中：
v---轿厢额定速度下对应的绳速，m/s。
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XOEC
GB7588附录M
M2 曳引力计算 须用下面的公式：
T1 / T2 e f 用于轿厢装载和紧急制动工况； T1 / T2 e f 用于轿厢滞留工况（对重压在缓冲器上，曳引机向上方向旋
转）。 式中：
f---当量摩擦系数； α---钢丝绳在绳轮上的包角； T1、T2---曳引轮两侧曳引绳中的拉力。
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磁极角、力矩
磁极角定义：转子磁极磁通方向与定子U相磁场磁通方向的夹角。
Salient
A
Torque
angle
T K FSg Frg sin A Treluctance
0
Optimal
Tre luc ta n c e
pi/2
pi
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伺服驱动器框图
R S T
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XOEC
曳引能力计算
曳引能力公式: T1 / T2 e f
曳引能力不足解决方法： 增加轿厢重量； 增加包角α； 增大β角 减小γ角。
v T2
T1
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谢谢！
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XOEC
GB7588附录M
M2.1 T1及T2的计算 M2.1.1轿厢装载工况
T1/T2的静态比值应按照轿厢装有125%额定载荷并考虑 轿厢在井道的不同位置时的最不利情况进行计算。 M2.1.2紧急制动工况 T1/T2的动态比值应按照轿厢空载或装有额定载荷时在井 道的不同位置的最不利情况进行计算。 每一个运动部件都应正确考虑其减速度和钢丝绳的倍率。 任何情况下，减速度不应小于下面数值： 对于正常情况，为0.5m/s2； 对于使用了减行程缓冲器的情况，为0.8m/s2。 M2.1.3轿厢滞留工况 T1/T2的静态比值应按照轿厢空载或装有额定载荷并考虑 轿厢在井道的不同位置时的最不利情况进行计算。
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XOEC
RL IL
永磁材料稳定性
➢ 热稳定性
B
可逆损失:RL
B0
不可逆损失:恒定
温度，放置1000小时，然后将样品 B1
冷却到室温，其开路磁通不可逆损 失小于5%的最高保持温度定义为 永磁材料的最高工作温度。
0
t0
➢ 磁稳定性：抗外磁场干扰能力 ➢ 化学稳定性：抗氧化、耐腐蚀能力 ➢ 时间稳定性：自然时效
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永磁电机内部结构
机座
内转子隐极电机SPM
定子铁芯 空气隙 转子轭/铁芯 永磁体
内转子凸极电机SPM
内转子凸极电机IPM
内转子凸极电机IPM
外转子隐极电机SPM
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XOEC
曳引机运行原理（定子旋转磁场的产生）
定子三相交流电源相位互差120°
iA I m cost
iB Im cos(t 120 )
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XOEC
数学方程
动态方程:
稳态方程:
ud
d d dt
q
Rid
uq
d q dt
d
Riq
d Ld id Lmd i f
q Lqiq
ud Lqiq Rid
uq Ld id f Riq
Te p f iq
Ld Lq id iq
p
e0iq
X d X q id iq
功率 kw 11.7
力矩 Nm 835
转速 RPM 134
电压 V 340
电流 A 26
f pn 额定频率：
Hz e
800 1.75 9 668 77 340 20.8
60
1000 1.0 6 835 134 194 26
力矩系数： Kt T I
A
800 1.0 5 668 77 194 20.8
ic Im cos(t 120 )
t 0
iA Im
iB
ic
1 2
Im
t 120
iB Im
iA
ic
1 2
Im
t 240
iC I m
iA
iB
1 2
Im
两极电机定子旋转速度与电流变化频率相等。
60 f 对于多极电机按下式确定旋转磁场速度 ne p
t 360
iA Im
iB
iC
1 2
I
m
Pe Te e0iq X d X q id iq
Te p d iq qid p Lmdi f iq Ld Lq id iq
u ud ju q
i id ji q
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常用矢量控制原理
➢ Id=0控制 ➢ cosφ=1控制 ➢ 最大力矩/电流控制 ➢ 弱磁控制 ➢ 最大输出功率控制
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XOEC
XOEC
曳引机工作特性
T
最大力矩、温升限值 额定力矩
恒转矩区
P
恒功率区
T
0
n
额定速度 额定电压
最高速度 变频器输出最高电压
P:功率 T:力矩 n:转速
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永磁材料磁滞回线