机电工程技术

２００７

年第

３６

卷第

０７

期

机电工程技术

!""#

年第

$%

卷第

"#

期

小、效率高。和直流电机相 比

， 它没有直流电机的换向器

和电刷等缺点。和异步电动 机 相 比

， 它由于不需要无功励

磁电流

， 因而效率高， 功率因数高， 力矩惯量比大， 定子

电 流 和 定 子 电 阻 损 耗 减 小

， 且 转 子 参 数 可 测 、 控 制 性 能

好。和普通同步电动机相比

， 它省去了励磁装置， 简化了

结构

， 提高了效率。另外， 永磁同步电机矢量控制系统能

够 实 现 高 精 度 、 高 动 态 性 能 、 大 范 围 的 调 速 或 定 位 控 制 。

特别是钕铁硼永磁的热稳定 性 和 耐 腐 蚀 性 的 改 善 和 价 格 的

逐步降低以及电力电子器件 的 进 一 步 发 展

， 加上永磁电机

研究开发经验的逐步成熟

， 正向大功率化 （ 高转速、高转

矩

） 、 高 功 能 化 和 微 型 化 方 面 发 展 。 目 前 ， 稀 土 永 磁 电 机

的 单 台 容 量 已 超 过

１０００ｋＷ

， 最 高 转 速 已 超 过

３０００００ｒ ／

ｍｉｎ

， 最 低 转 速 低 于

０．０１ｒ ／ｍｉｎ

。 可 以 满 足 超 高 速 电 梯 启 动

时要求的

５００ｋＷ

的功率要求。

通过采用永磁同步电机

， 电梯主机一般能够降低

２０％

的体积

； 功率能提高至少

１５％

； 振动和噪音能降低

１０ｄＢ

。

（

２

） 开发带能量反馈技术的驱动主机

能量反馈技术

， 可以说是继永磁同步电机技术后电梯

行 业 的 又 一 重 大 技 术 突 破 。 传 统 的 电 梯

， 在 任 何 工 况 下 ，

都是需要消耗电能的。

但是

， 实际上， 电梯在轻载上行、重载下行的工况下

不需要消耗电能

； 相反， 可以看作是一个发电设备。将机

械 能 变 为 电 能 反 馈 给 变 频 器

， 导 致 其 直 流 母 线 电 压 上 升 。

以往

， 一般采用增设制动单元和制动电阻将这些电能变为

热能消耗掉

， 如图

１

所示。

一 般 在 小 功 率 的 机 种

， 例如

１０ｋＷ

内 的 电 梯 还 是 可 以

采用这种能耗制动的方式的 。 但 是 随 着 功 率 的 上 升

， 如果

依然采用能耗电阻的方式处 理

， 除了电流大， 容易对系统

和设备造成损害外

， 还会产生巨大的热量， 对环境也会造

成不良的影响。

而且超高速电梯的 功 率

， 一般都比较大， 甚至可以达

到惊人的

５００ｋＷ

以上

， 在这种规模的功率下， 已经根本不

适宜用制动电阻方式来消耗发电状态下产生的电流。

所以超高速电梯的 开 发 必 须 开 发 具 有 能 量 反 馈 功 能 的

变频系统。通过能量反馈技 术

， 把电梯发电状况下和制动

状况下运行必须释放出来的 势 能 和 动 能 转 化 为 电 能 反 馈 到

电网中去

， 实现电梯系统最有效的节能。

在 国 外

， 超 过

３ｍ／ｓ

的 电 梯

， 能 量 反 馈 基 本 上 都 已 经

作为标准配置配备。但是在 国 内

， 由于大功率的能量反馈

技术还不是很成熟

， 因此需要开发带能量反馈技术的驱动

主机。

（

３

） 寻找适合制作安全钳的材料

超 高 速 电 梯 速 度 均 超 过

６ｍ ／ｓ

， 如 果 速 度 失 控 ， 将 会

造成严重的人员伤亡和设备损失。

当 电 梯 在 以

１０ｍ ／ｓ

或 以 上 速 度 运 行 中 被 触 发 安 全 钳

，

传 统 的 铜 钢 制 安 全 钳 楔 块 会 因 与 导 轨 的 激 烈 摩 擦 而 产 生

的 高 温 而 熔 化 掉

， 导 致 安 全 钳 失 效 。 国 外 在 超 高 速 电 梯

开 发 中

， 借 鉴 了 航 天 技 术 ， 普 遍 采 用 耐 摩 擦 高 温 的 复 合

型 陶 瓷 材 料 。 例 如

， 台 北

１０１

大 厦 电 梯 特 别 采 用 昂 贵 的

氮 化 硅 陶 瓷 。

但是

， 超高速电梯使用的陶瓷材料和航空用的陶瓷材

料的使用环境是有很大区别 的 。 而 电 梯 安 全 钳 的 摩 擦

， 是

与导轨

（ 钢） 之间。在安全钳动作的时候， 势必会因此造

成导轨的变型

， 这样， 将会与安全钳发生撞击。而陶瓷材

料的特性就是抗撞击性能差 。 在 巨 大 的 撞 击 下

， 陶瓷材料

存在破碎的可能性。这种因 为 破 碎 而 引 起 的 失 效

， 将会带

来非常严重的后果。导轨在 安 全 钳 动 作 中 发 生 变 形 对 陶 瓷

型安全钳楔块的失效不容忽视。

在广东

， 曾经出现过这样的一个例子， 发生事故的电

梯 安 全 钳 动 作

， 安 全 钳 动 作 以 下 楼 层 导 轨 严 重 变 形 扭 曲 ，

而发生事故的仅是中低速电 梯 。 因 此

， 开发出可以同时具

备陶瓷和钢铁双重特性的材料

， 将是重要的开发课题。

（

４

） 抑制轿厢内噪音

超高速电梯的运行 噪 音

， 主要来源于高速运行中的轿

厢与空气的摩擦产生的噪音 。 根 据 有 关 研 究 结 果 表 明

， 影

响轿厢内部运行噪音的因素主要如图

３

所示。

关于轿厢结构

， 目前除超高速电梯外， 基本是四方体

结 构

（ 观 光 梯 除 外 ， 观 光 梯 的 外 形 并 非 为 了 降 低 运 行 噪

图

１

无能量反馈驱动主机

图

２

带能量反馈的驱动主机

应用技

术

７５