[align=center]In non-gear permanent magnetism synchronization tractor application certain question discussion 新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 張家勝[/align] 摘要：本文對(duì)無齒輪永磁同步曳引機(jī)在應(yīng)用中人們所關(guān)心的曳引機(jī)安全性、永磁體失磁、驅(qū)動(dòng)及控制裝置等關(guān)鍵問題進(jìn)行分析說明、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行闡述。 關(guān)鍵詞：無齒輪、永磁同步、曳引機(jī)、永磁體失磁、能耗制動(dòng)。 Abstract: This article to the non-gear permanent magnetism synchronization tractor the tractor security which, the permanent magnet the people cared in the application loses magnetism, the actuation and the control device and so on key question carries on analysis showing, to be practical to the scene the application situation carries on the elaboration. Keyword: Does not have the gear, permanent magnetism synchronization, the tractor. The permanent magnet loses magnetism, the dynamic braking。 1、引言 具有低速大轉(zhuǎn)矩特性的無齒輪永磁同步曳引機(jī)以其節(jié)省能源、體積小、低速運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，越來越引起電梯行業(yè)的廣泛關(guān)注。中國擁有豐富的稀士礦藏資源，是世界上永磁材料的生產(chǎn)大國，開發(fā)和生產(chǎn)永磁電綱具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。近年來，電梯行業(yè)許多廠家紛紛開展無齒輪永磁同步曳引機(jī)的開發(fā)研制工作。WYT系列無齒輪永磁同步曳引機(jī)于2001年7月率先通過了中國電梯質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢驗(yàn)，目前已形成批量生產(chǎn)，曳引機(jī)產(chǎn)品已被國內(nèi)50多家電梯生產(chǎn)廠先用，并有部分產(chǎn)品出口到日本、韓國、馬來西亞、沙特等國家。WYT系列產(chǎn)品的應(yīng)用范圍包括速度為0.5—40.m/s、載重量450～2000kg的各種電梯，適用于有機(jī)房、小機(jī)房及無機(jī)房電梯應(yīng)用場(chǎng)合。雖然目前在中國電梯市場(chǎng)上采用無齒輪同步曳引機(jī)技術(shù)的電梯只占很少部分（約10%），但其發(fā)展勢(shì)頭非常迅猛。伴隨著電梯市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)和技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，必將進(jìn)一步促進(jìn)無齒輪永磁同步曳引機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展。 WYT系列無齒輪永磁同步曳引機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和主要性能指標(biāo)，就其應(yīng)用中人們所關(guān)心的曳引機(jī)安全性、永磁體失磁、驅(qū)動(dòng)及控制裝置等關(guān)鍵問題進(jìn)行分析探討，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)。 2、無齒輪永磁同步曳引機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能特點(diǎn) 無齒輪永磁同步曳引機(jī)的結(jié)構(gòu)形式可以分為徑向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)和軸向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。徑向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)按定子和轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置不同，又可分為內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。軸向磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)又稱盤式（或碟式）結(jié)構(gòu)，不同結(jié)構(gòu)形式的曳引機(jī)應(yīng)有和場(chǎng)合不同，其磁場(chǎng)分布形式也不同。內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)承載能力強(qiáng)，適于大載重量、高速電梯，一般多用于高層住宅和辦公樓，外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)軸向尺寸相對(duì)較小，可用于小機(jī)房或無 機(jī)房電梯應(yīng)用場(chǎng)合，但其載重量受到限制，而盤式結(jié)構(gòu)曳引機(jī)軸向尺寸更小，可直接安裝于電梯井道中，最適于無機(jī)房電梯使用。 無論永磁同步曳引機(jī)采用何種結(jié)構(gòu)形式，都必須滿足與承載能力相應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度和剛度要求，以保證實(shí)際使用中的安全可靠性。對(duì)無齒輪永磁同步曳引機(jī)轉(zhuǎn)軸的機(jī)械應(yīng)力和整體機(jī)械強(qiáng)度與剛度進(jìn)行具體的計(jì)算分析，這樣從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面保證了曳引機(jī)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度與剛度。 3、無齒輪永磁同步曳引機(jī)的安全可靠性 （1）永磁體失磁（不可逆退磁）問題 永磁同步曳引機(jī)中采用的永磁材料為高性能釹鐵硼永磁材料，釹鐵硼永磁材料要發(fā)生不可逆退磁，需同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：①永磁材料處在一定的高溫下，在該溫度下，材料的退磁曲線由常溫下的直線變?yōu)榍€，即退磁曲線發(fā)生彎曲。退磁曲線開始彎曲的那一點(diǎn)稱為拐點(diǎn)，一般用bk表示見圖1，②永磁體在該溫度下受到了較大的退磁磁勢(shì)的作用，使永磁體工作點(diǎn)低于拐點(diǎn)bk。此時(shí)，當(dāng)外加磁勢(shì)取消后，永磁體工作點(diǎn)將沿著與退磁曲線平行的回復(fù)線移動(dòng)，永磁體發(fā)生了不可逆退磁。 [align=center] 圖1 永磁體的退磁曲線和工作點(diǎn)[/align] 如果在工作溫度下永磁體的退磁曲線為直線，則無論加多大去磁磁勢(shì)，永磁體都不會(huì)發(fā)生不可逆退磁，同樣，在永磁體退磁曲線發(fā)生彎曲的情況下，如果外加的退磁勢(shì)較小，永磁體的工作點(diǎn)在退磁曲線拐點(diǎn)以上，亦不會(huì)發(fā)生不可逆退磁。 為保證永磁同步曳引機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中不發(fā)生失磁（不可逆退磁），一方面在設(shè)計(jì)中考慮永磁體尺寸選擇和繞組匝數(shù)選擇時(shí)要確保永磁體工作點(diǎn)在最惡劣工況下亦有較高的數(shù)值（遠(yuǎn)大于拐點(diǎn)）。選擇的永磁材料具有良好的抗高溫特性，在正常使用 條件下，其退磁曲線始終為直線；另一方面在永磁同步曳引機(jī)繞組中予埋有熱敏電阻，當(dāng)溫度達(dá)到100。C時(shí)，可通過熱敏電阻監(jiān)控器使曳引機(jī)暫停工作。通過上述措施可確保永磁同步曳引機(jī)的永磁體在電梯運(yùn)行中（包括最惡劣情況下）不會(huì)發(fā)生失磁。 （2）自發(fā)電式能耗制動(dòng) 當(dāng)曳引機(jī)斷電時(shí)，控制系統(tǒng)可將曳引機(jī)定子繞組短接，如果此時(shí)曳引機(jī)制動(dòng)器發(fā)生失效（斷電后未能下閘），電梯將發(fā)生自由“溜車”現(xiàn)象。由于永磁體的存在，曳引機(jī)定子繞組中將感應(yīng)出發(fā)電制動(dòng)電流，該制動(dòng)電流所產(chǎn)生的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩阻止曳引機(jī)的“溜車”運(yùn)動(dòng)，“溜車”速度越快，制動(dòng)電流越大，所產(chǎn)生的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大，在發(fā)電制動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下，曳引機(jī)的“溜車”速度將限制在較小速度下保持勻速運(yùn)行，不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。這與傳統(tǒng)的有齒輪曳引機(jī)相比更加安全。 4、無齒輪永磁同步曳引機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置 WYT系列無齒輪永磁同步曳引機(jī)具有優(yōu)良的低速，大轉(zhuǎn)矩特性，能較好地滿足電梯曳引要求，這種性能的實(shí)現(xiàn)還必須基于與之配套的驅(qū)動(dòng)裝置的良好性能和良好匹配性。在應(yīng)用實(shí)踐中曾使用過下列五種型號(hào)的驅(qū)動(dòng)裝置，均取得了較好的運(yùn)行效果；英國CT公司Unidrive-LFT變頻器；德國KEB公司F4變頻器；日本富士公司VG7-S變頻器；日本安川公司676GL5-IP變頻器；意大利西威變頻器。 由于無齒輪曳引機(jī)的轉(zhuǎn)速較低（1m/s曳引機(jī)額定轉(zhuǎn)速96r/min）,為了保證驅(qū)動(dòng)裝置速度反饋的精度，要求用于速度檢測(cè)的編碼器具有較高的精度，一般情況下最低4096P/N,最好選擇8K-10KP/N編碼器或具有同等解析度的正、余弦編碼器，這對(duì)于無齒輪曳引機(jī)獲得良好的調(diào)速性能是至關(guān)重要的。由于無齒輪曳引機(jī)沒有反向自鎖力，在起動(dòng)時(shí)容易發(fā)生溜車現(xiàn)象，使電梯起動(dòng)舒適感變壞，需要負(fù)載檢測(cè)裝置進(jìn)行補(bǔ)償控制，使曳引機(jī)在制動(dòng)器打開之前就輸出和當(dāng)前負(fù)載相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，這樣在制動(dòng)器打開后就不會(huì)溜車，使起動(dòng)舒適感得到保證。 5、無齒輪永磁同步曳引機(jī)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況 目前采用WYT系列無齒輪永磁同步曳引機(jī)的電梯已有近千臺(tái)投入運(yùn)行，電梯速度0.5-4.0m/s，載重量從450-2000kg. 應(yīng)用場(chǎng)合包括住宅樓、星級(jí)酒店、車站、寫字樓等，包括有機(jī)房電梯和無機(jī)房電梯。共同特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：噪聲下降。由于電機(jī)轉(zhuǎn)速很低，又無齒輪傳動(dòng)噪聲，加之采用高精度軸承，使電梯機(jī)房的噪聲比傳統(tǒng)曳引機(jī)電梯明顯降低。電梯振動(dòng)小。減小電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈振，使曳引機(jī)運(yùn)行非常平穩(wěn)。此外，沒有了齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的扭振，電梯比以前運(yùn)行更加平穩(wěn)。節(jié)能效果明顯。沒有了齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的損耗，再加上永磁電機(jī)的高效率，與傳統(tǒng)的有齒輪電梯相比節(jié)能約40%左右。 6、結(jié)論 雖然無齒輪永磁同步曳引機(jī)的應(yīng)用剛剛起步，但我們完全有理由相信在未來的3-5年當(dāng)中，隨著產(chǎn)量增加，成本下降，技術(shù)完善，無齒輪永磁同步曳引機(jī)成為電梯曳引裝置的主流產(chǎn)品，進(jìn)而取代大部分傳統(tǒng)的有齒輪曳引機(jī)，它的應(yīng)用前景非常廣闊。 作者簡(jiǎn)介：張家勝工作于新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，電梯檢驗(yàn)室主任，高級(jí)工程師。 聯(lián)系地址：新疆烏魯木齊長(zhǎng)江路9號(hào) 郵編：830000 聯(lián)系電話：0991-5826632 13579231258