[發(fā)明專利]永磁無刷直流電機無齒輪電梯曳引裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710057326.8
• 申請日: 2007-05-11
• 公開（公告）號: CN101205038A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 夏長亮;陳煒;史婷娜
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B66B11/04
• 分類號: B66B11/04;B66B1/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 江鎮(zhèn)華

技術領域

本發(fā)明涉及電機設計和控制技術以及電力電子技術領域，屬于電梯拖動控制領域，尤其涉及貨用電梯的無齒輪減速機構電梯曳引裝置。

背景技術

隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，近幾年來，中國電梯行業(yè)迅速崛起，龐大的市場潛力令世界矚目。電機及其控制技術是電梯曳引機的核心，采用高速電機的曳引機需要機械減速機構，一般稱為有齒輪曳引機；采用低速電機的話無需減速機構，一般稱為無齒輪曳引機。目前在貨運電梯中廣泛采用的還是有齒輪曳引機，這種曳引機存在著磨損大、壽命短、成本高、維修不便等缺點。隨著電機設計和控制技術以及電力電子技術的發(fā)展，不同形式的無齒輪曳引機不斷涌現(xiàn)。這類曳引機沒有傳動機構、無需聯(lián)軸器，曳引速度的大小靠改變電機轉速來實現(xiàn)，因而具有結構緊湊、體積小、重量輕、傳動效率高、振動小、噪音低等特點，是未來電梯曳引機的發(fā)展方向。申請?zhí)枮?2111952.X的專利申請?zhí)岢鰺o齒輪永磁同步曳引機，采用永磁同步電機作為執(zhí)行機構拖動轎廂運動。與永磁同步電機相比，永磁無刷直流電機具有轉矩功率密度大，成本低、控制簡單、靜態(tài)轉矩大、可靠性高、系統(tǒng)動態(tài)性能好等優(yōu)點，對于貨用電梯等對轉矩波動要求不大的場合可以減少曳引機的成本、體積，改善控制效果。

發(fā)明內容

本發(fā)明的電梯曳引裝置提出主要是為了解決現(xiàn)存電梯曳引機的問題，從而降低曳引機成本、提高系統(tǒng)可靠性和控制特性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術方案：

一種永磁無刷直流電機無齒輪電梯曳引裝置，包括永磁無刷直流電機、繩輪、電磁制動器、制動盤、控制器，其中，制動盤和繩輪安裝在永磁無刷直流電機的轉子軸上；永磁無刷直流電機由轉子和定子組成，轉子表面粘貼徑向充磁永磁體，定子采用集中繞組，用于驅動繩輪，提供拖動轎廂所需要的轉矩；繩輪，通過與鋼絲繩之間的摩擦力矩牽引轎廂上下運動；制動臂受電磁制動器控制，用于在停電等情況下讓繩輪停止轉動；控制器，用于控制永磁無刷直流電機四象限運行。

上述的無齒輪電梯曳引裝置的控制器通過安裝在永磁無刷直流電機上的轉子位置傳感器，確定轉子位置、速度、轉向，并根據(jù)電流、電壓傳感器采樣的電機電流和電壓信號，發(fā)出脈寬調制信號，調節(jié)電機的運行方向和速度。

本發(fā)明具有如下的突出的有益效果：

1.永磁無刷直流電機具有體積小、出力大、調速范圍大、效率高等優(yōu)點，運用在電梯曳引機系統(tǒng)中可以減小系統(tǒng)體積、成本，提高可靠性和控制效果，延長使用壽命

2.本發(fā)明采用的控制器通過檢測轉子位置傳感器給出的轉子位置信號，能夠非常方便地控制無刷直流電機產(chǎn)生穩(wěn)定的電磁轉矩，在很寬的速度范圍內靈活、平滑地調節(jié)電機轉速的大小和方向。不但如此，該控制器還利用電機上的位置傳感器信號確定轎廂運行的位置和速度，從而驅動轎廂按照預先設定的圓滑速度曲線打開或關閉。控制器還具有預轉矩補償功能，能在電梯運行過程中機械抱閘打開的瞬時，平衡系統(tǒng)受到的階躍負載轉矩，改善系統(tǒng)動態(tài)性能。

3?.曳引機靠制動盤和制動臂之間的摩擦力保證停電等意外情況下控制電機制動，安裝在無齒輪箱低速電機上的制動裝置所需提供的摩擦轉矩遠遠大于有齒輪箱電機上的，往往要大出十幾倍。永磁無刷直流電機的靜態(tài)轉矩大，即使在停電的狀態(tài)下電機也具有較大的保持轉矩，這減輕了制動裝置的負擔，對于停電時不需要手動盤車的貨用電梯而言增強了系統(tǒng)的安全可靠性。

附圖說明

圖1電梯曳引機結構示意圖；

圖2電機結構示意圖；

圖3電機控制系統(tǒng)示意圖；

圖4主電路示意圖；

圖5無刷直流電機控制原理示意圖。

附圖中的一些部件標號說明

1電磁制動器；2制動臂；3繩輪；4制動盤；5電樞繞組；6鐵軛；7徑向充磁永磁體

具體實施方式

本發(fā)明的無齒輪電梯曳引裝置，包括永磁無刷直流電機、繩輪3、電磁制動器1、制動盤4、控制器、電源模塊、機座等，其結構示意圖如圖1所示。繩輪3、制動盤4和電機轉子同軸，并被契合成一個整體。轎廂和配重通過鋼絲繩跨在繩輪3兩側，曳引機通過繩輪3與鋼絲繩之間的摩擦力牽引著轎廂及其配重上下運動。電磁制動器1控制著制動臂2，斷電情況下制動臂2被彈簧推動緊緊地壓在制動盤4上，避免停電時發(fā)生意外；電磁制動器1控制線圈通電后可以克服彈簧作用力，推開制動臂2，讓曳引機可以正常旋轉。

圖2顯示了本發(fā)明中無刷直流電機的結構示意圖，為了提高電機的轉矩密度、功率密度和靜態(tài)轉矩，電機轉子采用了表面粘貼式徑向充磁永磁體7，電機定子的電樞繞組采用集中繞組。