浅谈永磁同步电动机在电梯中的应用

胡晓旭

摘 要：高性能稀土永磁材料是制作永磁同步电动机的主要材料，能够大幅度的提升永磁同步电动机的磁性，而且，在磁密度不断增大的同时，磁体结构的体积也在不断的缩小，通过较少的材料就能达到磁通的目的，也为永磁同步电动机的发展开辟了新的领域。

关键词：永磁同步电动机；电梯；转子结构

前言

永磁同步电动机主要是利用稀土永磁材料制成，以往永磁电动机由于磁性偏低、体积过大的缘故，很少将其应用到电梯的升降运行中，而在近些年的发展中，永磁同步电动机的发展蒸蒸日上，将其应用到电梯的运行中，不仅能够满足电梯的运行要求，同时还弥补了传统电梯运行中升降速度调控低的缺陷，是未来电梯发展中的主要应用结构。文章主要从永磁同步电动机在电梯中的应用进行分析。

1 永磁同步电动机概述

永磁同步电动机是一种驱动电机，应用范围极为广泛，主要由永久磁钢转子、定子、位置传感器等几方面结构组成，具有体积小、结构简单、重量轻等优势。将永磁同步电动机应用到电梯中，对电动机的相应速度也提出了更高的要求，同时，为了满足运行要求，还针对调速范围的宽度提出了一定的要求。

永磁同步电动机在运行的过程中主要分为直流发电机供电、交流励磁机供电、无励磁机供电等几种励磁方式[1-2]。直流发电机供电的励磁方式，要求永磁同步电动机必须具备专用的直流发电机，在这种方式下运行，电动机的励磁电流相对独立，而且，在实际的工作中发现，这种运行方式的可靠性极高，具有较少用电消耗的优势，再加上成熟的运行经验，为电梯的运行效率提供一定的帮助；交流励磁机供电的励磁方式又将其称为静止整流装置，也就是一种静止励磁的状态，由于该种励磁机供电过程中，没有滑环、电刷等一些转动部件，使得交流励磁机供电运行的过程中，具有结构简单、工作可靠、制造方便等优势。但是，交流励磁机供电过程中会存在噪音较大、交流电势谐波分量大等缺点，这都是值得我们注意的。

2 永磁同步电动机在电梯中的应用

2.1 永磁同步电动机转子结构分析

众所周知，永磁同步电动机在运行的过程中，其转子的磁性起到关键的作用，如果磁性较小的话，在磁通的过程中就会产生一定的障碍，因此，转子结构也是永磁同步电动机运行的关键部件[3]。现阶段，永磁同步电动机的转子主要都是应用稀土永磁材料制作而成，确保转子具有较高的磁能积，而且，由于永磁材料的效果，制作转子只需要很小体积的材料就能产生较大的磁性，更有利于产生磁通，对保障永磁同步电动机的运行效率有着极大的作用，同时也是保障电梯运行效率以及运行安全的关键性因素。当今应用到电梯中的电磁同步电动机主要采用贴片式的磁极结构，例如，图1为永磁同步电动机内转子和外转子的结构图（如图1所示）。

图1 左为内转子，右为外转子

2.2 永磁同步电动机的应用

“电梯”对于大多数人都不陌生，电梯的升降运动可以为人们提供更加便利的条件，尤其是在搬运货物的过程中，通过电梯搬运货物，可以节省更多的人力，而电梯在升降运动的过程中，对速度控制的要求极高，必须实行全范围的控制，这样才能确保电梯升降运动给人们带来舒适性和安全性[4]。以往电梯升降运动的过程中，由于永磁同步电动机的发展对速度的调控有着一定的難度，没能将其有效的应用到电梯中。

而在近些年的发展中，永磁同步电动机的发展也迈向了一个新的领域，对电动机运行的速度控制也有着一定的成效，这都是电梯运行急需的因素。通过将永磁同步电动机应用到电梯中，可以借助永磁同步电动机对速度全范围调控的优势，实现对电梯升降速度的有效调控，有效提高电梯的运行效率，给使用者带来一定的舒适性和安全性。另外，永磁同步电动机在应用到电梯运行中，不需要励磁绕组的支持，不仅节省了电梯的运行材料投入成本，同时也节约了励磁功率，再加上电动机的体积要较传统电梯运行电动机体积小很多，节省了一定的空间，从而有效的提升了电梯的运行效率。此外，永磁同步电动机的应用，更方便制成外转子结构和轴向磁场，这样就会大大降低曳引机的重量和体积，是未来电梯发展中的首选，对电梯运行的安全性、舒适性有着深远的意义。

3 永磁同步电动机在电梯中应用需要注意的问题

永磁同步电动机在运行的过程中，磁体的磁性强度直接影响着电梯的运行效率，因此，电梯在运行的过程中，需要我们注意一些可能引起退磁的问题[5]。如，在受到不正确拆装过程中造成的退磁现象；运行环境温度过高，永磁材料的温度系数增大，材料温度上升造成磁密度的降低现象；使用时间较长且没有经过有效的维护，造成磁体剩余磁的自然损耗降低现象；另外，电梯在运行的过程中，可能会发生故障现象，而产生的故障电流则是导致磁体退磁的关键性因素等。

退磁这一问题相关部门必须重视起来，为了避免或降低退磁对永磁同步电动机运行效率以及电梯过载能力的影响，主要从以下几方面进行控制。首先，在对电梯进行安装的过程中，必须严格按照规范要求进行，避免电梯安装中出现敲击、摔打电动机的现象，以免对电动机造成退磁的现象。其次，要选用额定功率适宜的永磁同步电动机，一般情况下，选用的永磁同步电动机的额定功率要比其他电梯使用的励磁型电动机额定功率大5%左右，这样更有利于永磁同步电动机的长期可靠运行，避免了长期影响导致电动机退磁的现象。再次，在对永磁同步电动机进行拆机维护的过程中，必须严格按照拆装的规范要求进行，避免不正当的宅装造成退磁的现象。第四，在永磁同步电动机发生故障时，必须由专业人员按照规范要求对其进行检修，同时，在检修工作完成之后，还要对电动机进行转矩测试，确保转矩正常再投入使用，避免检修不得当而影响到电动机的使用寿命。第五，为了保证永磁同步电动机以及电梯的可靠运行，需要对电动机的转矩、电流等因素进行在线监测，通过对监测系数的分析，实现对电动机故障预诊断的目的，避免或降低永磁同步电动机故障带来的损失，确保电梯使用的安全性。

4 结束语

综上所述，永磁同步电动机对电梯运行的安全性、舒适性有着极大的作用，有效的弥补了传统电梯运行升降速度调控能力低的缺陷，是为了电梯发展中必备的设备。通过文章对永磁同步电动机在电梯中的应用分析，作者结合自身多年的工作经验，以及自身对永磁同步电动机的了解，主要从永磁同步电动机概述、永磁同步电动机在电梯中的应用、永磁同步电动机在电梯中应用需要注意的问题等几方面进行分析，希望通过文章的分析，对提高永磁同步电动机的发展，以及电梯的运行效率给予一定的帮助。

参考文献

[1]刘亚丕，何时金，包大新，等.永磁材料产业化研究和开发的几个误区[J].磁性材料及器件，2002（2）.

[2]宋后定.常用永磁材料及其应用基本知识讲座第三讲常用永磁材料的制造工艺[J].磁性材料及器件，2007（4）.

[3]敬东，张明.轻稀土取代钐对2：17型永磁材料磁性能的影响[J].金属功能材料，2003（1）.

[4]刘素芳，刘素平.电梯用永磁同步电动机控制系统的仿真[J].西南民族大学学报（自然科学版），2007（1）.

[5]周云翔，麦崇裔.永磁同步电动机驱动系统在无齿轮传动中、低速电梯的研究与实现[J].广东自动化与信息工程，2004（3）.