蝶式曳引机的应用.doc

1、1新建住宅节能永磁同步曳引机的应用一、概述随着我国经济和科技高速的发展，12.5 发展战略规划目标的确定，更加体现了城市建设的不断加快，及对节能、环保经济发展路线的要求。城市发展随之而来的高层建筑就迅速增多，同时电梯的需求和安装也必不可少，我国已豁然成为世界电梯第一市场。电梯这种为高层建筑交通运输服务的比较复杂的机电一体化设备，也提出了新的要求，更加舒适、小型、节能、可靠和精确有效的速度控制是其发展方向，而电机技术、功率电子技术、微计算机技术及电机控制理论的发展，使其实现成为了可能。如果说控制柜是电梯的大脑，那么曳引机就是电梯的心脏。作为电梯的核心部件，曳引机技术经过了蜗轮蜗杆传动曳引机、行星

2、齿轮和斜齿轮传动曳引机、无齿轮传动曳引机三个发展阶段。永磁同步无齿曳引机正在以其节能、环保、安全、节省建筑面积等独特优势在市场展露锋芒。主要原因是因为，第一、无齿轮永磁同步曳引机较传统有齿轮曳引机给使用建筑带来实实在在的电量节省。第二、永磁同步无齿轮曳引机使电梯的启动、行驶更加平滑，让乘客乘坐更加平稳舒适。第三、永磁同步无齿轮曳引机消除了传统有齿轮曳引机由于蜗轮蜗杆传动、减速箱技术引起的机械能耗、油污、噪音、热量以及振动，减少了对环境的破坏。第四、由于2无齿轮曳引机的主机结构紧凑，体积精巧，可实现小机房或无机房布置，能为建筑商增加可利用面积。正是因为以上诸多优点和潮流的趋势，我江苏金屯房地产开

3、发有限公司就在 09 年开发项目中，腾飞新村 31#32#电梯安装工程果断应用了永磁同步无齿轮（蝶式）曳引机。 二、无齿轮永磁同步曳引机的原理及运行曳引机是电梯的动力设备，又称电梯主机它由电动机、制动器、联轴器、减速箱、曳引轮、机架和导向轮及附属盘车手轮等组成。导向轮一般装在机架或机架下的承重梁上。盘车手轮有的固定在电机轴上，也有平时挂在附近墙上，使用时再套在电机轴上。无 齿 轮 曳 引 机 表 示 拖 动 装 置 的 动 力 ， 不 用 中 间 的 减 速 器 而是 直 接 传 递 到 曳 引 轮 上 的 曳 引 机 。稀土钕 铁 硼 （ Nd2Fe14B）是永磁同步电机的主要材料，就在 2

4、0世纪末钕铁硼永磁材料的研发和生产非常迅猛，从旧永磁材料没有过的 3 高特性 (高剩磁、高矫顽力、高磁能积)，而且工作温度从 100、120上升到 l50，但这过程是艰难和漫长的， 90 年代前，钕铁硼稀土永磁体的工作温度不高，只有 80 100左右，制成的电机不能适用于高温环境。各个国家的工程技术人员为了提高钕铁硼稀土永磁体的工作温度展开了科技竞赛，工作温度从 80提升到160大概花费了整整十年的时间。我国稀土资源丰富，中国产量Nd2Fe14B 占世界总产量的 38，总量为 3 850t。为永磁电机发展创3造了扎实的前提基础。这就意味着我国制造永磁同步电机将有得天独厚的优势。永磁同步电机原理

5、：图左是一个 2 极永磁同步电机，当给定子绕组（A、B、C）通入三相交流电时，定子绕组产生磁场（一对 N、S极） ，图右是和它完全等效的物理模型，由于三相交流电随时间周期性变化，定子磁场（N、S）就会按 ABC ABC 的方向旋转起来，旋转速度 W 只和三相电的周期变化速度有关，比如，每秒变化 50 次（即 50 Hz）,定子磁场（N、S）就旋转 50 圈。1.定子绕组 2.定子铁芯 1.定子绕组等效磁极 2.定子铁芯3.转子铁心 4.永久磁体 3.转子铁芯 4.永久磁体永磁同步电机运行：同步电机工作时的等效电路（右图） 。由图可以得到电势平衡关系：4再由这个电势平衡关系就可以画出同步电机工作

6、时的相量图，我们可以看到三个重要的角度：电压、电流之间的相位角（功率因数角）电势、电流之间的相位角（内功率因数角）电压、电势之间的相位角（功角）对永磁同步电机的运行控制实质上就是对 这三个角度的控制。永磁同步电机常用的两种运行控制方式：1.Cos=1 控制方式这种方式电机的电压和电机的电流是同相位的，即 0。由于加到电机上的有效功率是 P=U*I*Cos ,所以，在特定的场合使用这种控制方式可以节省变频器的容量（比如牵引控制） 。2.=0 控制方式这种方式电机的内电势和电机的电流是同相位的，=0 意味着就是说绕组中的电流没有袪磁分量，全部是能够产生转矩的电流。5右下角是对应 =0 方式的同步电

7、机矢量图。可以看到两个特点：1）转子磁场永远滞后定子磁场。2）转子磁场永远垂直定子磁场（90）！值得注意的是，这种垂直关系使永磁同步电机通过 =0 控制变成为了“直流电机” 。电梯就使用这种控制。曳 引 钢 丝 绳 通 过 曳 引 轮 一 端 连 接 轿 厢 ， 一 端 连 接 对 重 装 置 。 为 使井 道 中 的 轿 厢 与 对 重 各 自 沿 井 道 中 导 轨 运 行 而 不 相 蹭 ， 曳 引 机 上放 置 一 导 向 轮 使 二 者 分 开 。 轿 厢 与 对 重 装 置 的 重 力 使 曳 引 钢 丝 绳压 紧 在 曳 引 轮 槽 内 产 生 摩擦力。 这 样 ， 电 动 机

8、转 动 带 动 曳 引 轮 转动 ， 驱 动 钢 丝 绳 ， 拖 动 轿 厢 和 对 重 作 相 对 运 动 。 即 轿 厢 上 升 ， 对重 下 降 ； 对 重 上 升 ， 轿 厢 下 降 。 于 是 ， 轿 厢 在 井 道 中 沿 导 轨 上 、下 往 复 运 行 ， 电 梯 执 行 垂 直 运 送 任 务 。三、新建住宅工程中的产品简介6图中为新建腾飞新村 31#32#小高层中安装的通力电梯的无齿轮（蝶式）曳引机。产品名称 KONE3000 小机房乘客电梯，型号规格KONE MiniSpace /PT10/18-19。芬兰通力是世界十大品牌中唯一一家只做电梯的公司，该品牌纯粹玩的是技术，

9、现在占据电梯市场 90的无齿轮技术就是通力发明的。仅通力的一个曳引机上就有 300 多项专利。2008 年京奥运会 70的电梯是通力制造。通力的永磁无齿轮曳引机更可谓是石破天惊采用了碟式马达（阿扁）外形，开创了电梯发展的新纪元，由该技术直接导致的小机房至无机房电梯，更是电梯发展史上的一座丰碑，由于减小曳引轮直径以减小驱动转矩，采用 2：1 悬挂以减小曳引转矩，以及尽量减小机器（电机）的轴向长度使之碟形化，以便能安装在井道壁上，这些都是通力永磁无齿轮曳引机技术和思想的精髓。31#32#小高层中安装的通力电梯的无齿轮电梯相关参数如下：1、型号规格 KONE MiniSpace /PT10/18-1

10、92、机 房 设 置 ： 小 机 房3、速度 1.75 米/秒通力KONE74、载重 800KG5、 提升高度 30 米6、 驱 动 方 式 ： 交 流 变 频 变 压 调 速 度 （ VVVF）7、 曳 引 机 为 ： 永磁同步无齿轮（ 蝶 式 ） 曳引机8、控制系统：32 位数字化、模块化控制系统、强、弱电分离布置形式电梯的核心部件曳引机主要参数如图：四、无齿轮永磁同步曳引机的优点体积小 重量轻转矩大 低速特性好效率高 功率因数高直流电机调速性能 可再生发电制动永磁同步曳引机表现了：高性能 高效率8高精度 高可靠性低噪音 低能耗永磁同步无齿轮（蝶式）曳引机没有传动机构，无需联轴器，结构紧凑

11、，同时又不需象直流曳引机那样需经整流器把交流电变成直流电。用永磁铁取代励磁线圈，就能把电机做成与异步电机体积相近。有齿轮普通异步电机由于有蜗轮蜗杆或齿轮的传动机构，需加润滑油，因此要定期加油脂并进行清洗，同时蜗轮蜗杆由于啮合摩擦，到一定程度需进行更换；直流电机有碳刷，需定期清洁电机和更换碳刷。而永磁同步曳引机是电机不存在上述问题，永磁同步无齿轮电梯的曳引机电动机可控制沟槽高次谐波，电磁噪声小，转速与异步电机比要相对低，同时无蜗轮蜗杆（齿轮）的机械传动的声音，加上曳引机的温升小，无需风机的冷却，运 行 平 稳 、 噪 声 低 。 噪 声一 般 可 低 5 10 分 贝 ， 减 小 对 环 境 噪

12、 声 污 染 。永磁同步无齿轮曳引机由于没有了减速箱而不用因加、换润滑油脂而产生油脂污染，同时由于没有了蜗轮蜗杆传动（齿轮咬合）等产生的机械声音，属环保产品。没有更换润滑油带来的环境污染，减少维护成本，电梯绿色环保。蜗轮蜗杆或齿轮的传动往往由于配合的问题产生振动，随运行时间的增长，磨损的增加，蜗轮蜗杆（齿轮）之间间隙会增大，振动随之增大，同时速度的调节范围较小，力矩有变化等都影响到运行的平稳性；无齿轮曳引机力矩恒定，速度范围调节大。直接用变频器9控制电机，拖动曳引轮，力矩与速度都以 1：1 的形式输出，电梯运行就非常平稳。蜗轮蜗杆（齿轮）的传动损耗了一部分机械能，异步交流电机由于励磁电流的存在

13、，损耗了一部分电能，永磁同步电机由于采取了稀土永磁体代替了励磁线圈，节省了励磁电流，又由于是直接拖动曳引轮，机械能就直接传递到曳引轮上，效率高。过去用有齿轮电梯曳引机一般功率都在 11-15KW 左右轻载时电流达 12A 左右，现在的无齿轮电梯曳引机用于相同的客梯上面，功率只需要 5.5-9KW 左右，电机轻载电流只有 0.7A 左右，而且还是免维护的（没有了齿轮箱）。永磁同步曳引机是以同步转速进行转动，功率因数高，同时节省了励磁电流和由于减速箱的传动带来的机械损耗，工作效率明显提高，从而大大降低了电能的损耗，起到了很好的节能效果。五、永磁同步曳引机的应用价值分析直接经济效益； 无齿轮蝶式曳引

14、机可以直接安装在小机房内，小机房节省了空间，占用井道空间有限，大大减小了土建投资， 以最新工程造价信息表提供数据 小高层每平方土建基础计价 1250 元小机房建筑面积为 2.1m2.0m=4.62m2 砖混墙体高度约 2.7m，装混墙每立方计价 240 元，砖墙厚度为 0.2米10我新建 31#32#住宅工程共计 8 部电梯即 8 个小机房4.62125084.6 万元（2.1+2） 22.70.224080.85 万元小机房合计造价 4.6+0.85=5.4 万元普通蜗杆有齿轮机房约为 5.7m3.5m=19.95m220m 2 砖混墙体高度约 3.27，装混墙每立方计价 240 元，砖墙厚度为 0.2米共计 8 个普通机房 2012508=20 万元（5.7+3.5） 23.270.224082.3 万元普通机房合计造价 20+2.3=22.3 万元利用永磁无齿轮（蝶式）曳引机安装在小机房，土建直接节约成本为 22.3-5.4=16.8 万元17 万元安装过程中的吊装工艺和相关费用；依据以往安装蜗轮蜗杆有齿轮电梯工程单价约 3 万，现安装碟式（阿扁）永磁无齿轮电梯每台 2.5 万，每台直接节省约为 0.5 万，8 台共计节省为 4 万。土建+安装共计直接经济效益 17+4=21 万元间接节能效益