簡介
概述
具有低速大轉矩特性的無齒輪永磁同步曳引機以其節省能源、體積小、低速運行平穩、噪聲低、免維護等優點，越來越引起電梯行業的廣泛關注。無齒輪永磁同步電梯曳引機，主要由永磁同步電動機、 曳引輪及制動系統組成。永磁同步電動機採用高性能永磁材料和特殊的電機結構，具有節能、環保、低速、大轉矩等特性。曳引輪與制動輪為同軸固定聯接，採用雙點支撐；由 制動器、制動輪、制動臂和制動瓦等組成曳引機的制動系統。
組成
一種永磁同步曳引機，包括機座、定子、轉子體、制動器等，永磁體固定在轉子體的內壁上，轉子體通過鍵安裝於軸上，軸安裝在後機座上的雙側密封深溝球軸承和安裝在前機座上的調心滾子軸承上，錐形軸上通過鍵固定曳引輪，並用壓蓋及螺栓鎖緊曳引輪，軸後端安裝鏇轉編碼器，壓板把定子壓裝在後機座的定子支撐上，前機座通過止口定位在後機座上，前機座14兩側開有使制動器上的摩擦塊穿過的孔。
性能
安全性好
永磁同步曳引機常規曳引機曳引輪及制動臂工作受力均為懸臂機構，運動部件受力條件不良。有些曳引機增加前端蓋後，將曳引輪及制動臂工作受力改成雙向支撐，特別是在採用復繞方式時，曳引輪長度增加後，其受力由於是雙向支撐，無任何不良影響，比之市面上已有的曳引輪及制動臂工作受力均為懸臂的工作方式具有更加優越的工作性能、噪音低、振動小不產生共振，安全性好。
不易損壞
常規曳引機的人工盤車機構是在制動輪或曳引輪上安裝一個齒輪圈，再用一個小齒輪與其相配，通過手輪或備用動力盤動該小齒輪轉動，再通過齒輪圈帶動曳引輪鏇轉來實現的。但一個帶齒的齒輪圈直接外露，並跟著曳引輪一起鏇轉，容易傷人，很不安全。同時操作時還需兩個人，一人操作制動機構，另一個操作盤車機構，存在安全隱患。有些將曳引機盤車機構做成外置式蝸輪蝸桿傳動的機構，平時不用時卸下，有需盤車時鎖在前端蓋上使用。蝸輪蝸桿盤車裝置有傳動比大，省力，且有自鎖功能，能夠保證盤車時轎廂不會出現沖頂或蹲底的安全隱患，且只需一人操作。
穩定性好
採用雙支撐受力合理，不易損壞軸承，延長使用壽命。
對於電梯運行中共振的分析如下：
因為電梯的軌道所產生磨擦力因安裝質量而異，但最好的安裝技術都存在電梯在運行中因為軌道的磨擦力的不同帶來運行中受力的變化，這種變化導致了鋼絲繩在彈性區域的變形，也就是產生彈簧效應，這種鋼絲繩的彈簧效應傳導到曳引機上，會使懸臂受力的曳引機產生共振使得電梯運行中抖動不平穩，然而雙支撐的採用大大地緩解了這種矛盾，從而增加運行中電梯的穩定性。
特點與優勢
優勢
永磁同步曳引機驅動系統使用永磁同步無齒曳引機。由於永磁同步無齒曳引機與傳統的蝸輪、蝸桿傳動的曳引機相比具有如下優點：
1、永磁同步無齒曳引機是直接驅動，沒有蝸輪、蝸桿傳動副，永磁同步電機沒有作異步電機所需非常占地方的定子線圈，而製作永磁同步電機的主要材料是高能量密度的高剩磁感應和高矯頑力的釹鐵硼,其氣隙磁密一般達到0.75T以上，所以可以做到體積小和重量輕。
2、傳動效率高。由於採用了永磁同步電機直接驅動（沒有蝸輪蝸桿傳動副）其傳動效率可以提高20%～30%。
3、永磁同步無齒曳引機由於不存在一個異步電機在高速運行時軸承所發生的噪聲和不存在蝸輪蝸桿副接觸傳動時所發生噪聲，所以整機噪聲可降低5～10db(A)。
4、能耗低。 從永磁同步電機工作原理可知其勵磁是由永磁鐵來實現的，不需要定子額外提供勵磁電流，因而電機的功率因數可以達到很高（理論上可以達到1）。同時永磁同步電機的轉子無電流通過，不存在轉子耗損問題 。一般比異步電機降低45%～60% 耗損。由於沒有效率低、高能耗蝸輪蝸桿傳動副，能耗進一步降低。
5、永磁同步無齒曳引機由於不存在齒廓磨損問題和不需要定期更換潤滑油，因此其使用壽命長，且基本不用維修。在近期如果能儘快解決生產永磁同步電機成本問題，永磁同步無齒曳引機將代替由蝸輪蝸桿傳動副異步電機組成的曳引機。當然將來超導電力拖動技術和磁懸浮驅動技術也會在電梯上套用。
特點
1、節能、驅動系統動態性能好：
採用多極低速直接驅動的永磁同步曳引機，無需龐大的機械傳動效率僅為70%左右的蝸輪、蝸桿減速齒輪箱；與感應電動機相比，無需從電網汲取無功電流，因而功率因數高；因沒有激磁繞組沒有激磁損耗，故發熱小，因而無需風扇、無風摩耗，效率高;採用磁場定向矢量變換控制，具有和直流電動機一樣優良的轉矩控制特性，起、制動電流明顯低於感應電動機，所需電動機功率和變頻器容量都得到減小。
2、平穩、噪聲低：
低速直接驅動，故軸承噪聲低，無風扇、無蝸輪蝸桿噪聲。噪聲一般可低5～10分貝，減小對環境噪聲污染。
永磁同步曳引機3、節約空間：
無龐大減速齒輪箱、無激磁繞組、採用高性能釹鐵硼永磁材料，故電機體積小，重量輕，可縮小機房或無需機房。
4、壽命長、安全可靠：
永磁同步曳引機
電機無需電刷和集電環，故使用壽命長，且無齒輪箱的油氣，對環境污染少。
5、維護費用少：刷、無減速箱，維護簡單。
相對於有齒輪式曳引機，永磁同步曳引機具節能環保之絕對優勢，此於歐洲日本早有認知，近來於中國業界亦多有論述。除以上客戶端能明顯體認之優點外，於安全性之層面：因結構簡化，具剛性直軸制動的特點，提供全時上下行超速保護能力外，利用永磁電機的反電動勢特點，實現蝸輪蝸桿之自鎖功能，為電梯系統與乘客提供多層安全防護。於套用面之層面：因永磁同步曳引機小型化及薄型化特點，對電梯配置安排及與建築物間整合空間的搭配性，大大提升，相信對建築設計師提供更大的彈性設計空間，間接改善人於建物空間中之使用機能與品質。
工作原理
同步發電機為了實現能量的轉換，需要有一個直流磁場而產生這個磁場的直流電流，稱為發電機的勵磁電流。根據勵磁電流的供給方式，凡是從其它電源獲得勵磁電流的發電機，稱為他勵發電機，從發電機本身獲得勵磁電源的，則稱為自勵發電機。
一、發電機獲得勵磁電流的幾種方式
1、直流發電機供電的勵磁方式：這種勵磁方式的發電機具有專用的直流發電機，這種專用的直流發電機稱為直流勵磁機，勵磁機一般與發電機同軸，發電機的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環及固定電刷從勵磁機獲得直流電流。這種勵磁方式具有勵磁電流獨立，工作比較可靠和減少自用電消耗量等優點，是過去幾十年間發電機主要勵磁方式，具有較成熟的運行經驗。缺點是勵磁調節速度較慢，維護工作量大，故在10MW以上的機組中很少採用。
2、交流勵磁機供電的勵磁方式，現代大容量發電機有的採用交流勵磁機提供勵磁電流。交流勵磁機也裝在發電機大軸上，它輸出的交流電流經整流後供給發電機轉子勵磁，此時，發電機的勵磁方式屬他勵磁方式，又由於採用靜止的整流裝置，故又稱為他勵靜止勵磁，交流副勵磁機提供勵磁電流。交流副勵磁機可以是永磁機或是具有自勵恆壓裝置的交流發電機。為了提高勵磁調節速度，交流勵磁機通常採用100——200HZ的中頻發電機，而交流副勵磁機則採用400——500HZ的中頻發電機。這種發電機的直流勵磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內，轉子只有齒與槽而沒有繞組，像個齒輪，因此，它沒有電刷，滑環等轉動接觸部件，具有工作可靠，結構簡單，製造工藝方便等優點。缺點是噪音較大，交流電勢的諧波分量也較大。
3、無勵磁機的勵磁方式：
在勵磁方式中不設定專門的勵磁機，而從發電機本身取得勵磁電源，經整流後再供給發電機本身勵磁，稱自勵式靜止勵磁。自勵式靜止勵磁可分為自並勵和自復勵兩種方式。自並勵方式它通過接在發電機出口的整流變壓器取得勵磁電流，經整流後供給發電機勵磁，這種勵磁方式具有結簡單，設備少，投資省和維護工作量少等優點。自復勵磁方式除沒有整流變壓外，還設有串聯在發電機定子迴路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發生短路時，給發電機提供較大的勵磁電流，以彌補整流變壓器輸出的不足。這種勵磁方式具有兩種勵磁電源，通過整流變壓器獲得的電壓電源和通過串聯變壓器獲得的電流源。
永磁同步曳引機二、發電機與勵磁電流的有關特性
1、電壓的調節
自動調節勵磁系統可以看成為一個以電壓為被調量的負反饋控制系統。無功負荷電流是造成發電機端電壓下降的主要原因，當勵磁電流不變時，發電機的端電壓將隨無功電流的增大而降低。但是為了滿足用戶對電能質量的要求，發電機的端電壓應基本保持不變，實現這一要求的辦法是隨無功電流的變化調節發電機的勵磁電流。
2、無功功率的調節：
發電機與系統並聯運行時，可以認為是與無限大容量電源的母線運行，要改變發電機勵磁電流，感應電勢和定子電流也跟著變化，此時發電機的無功電流也跟著變化。當發電機與無限大容量系統並聯運行時，為了改變發電機的無功功率，必須調節發電機的勵磁電流。此時改變的發電機勵磁電流並不是通常所說的“調壓”，而是只是改變了送入系統的無功功率。
3、無功負荷的分配：
並聯運行的發電機根據各自的額定容量，按比例進行無功電流的分配。大容量發電機應負擔較多無功負荷，而容量較小的則負提供較少的無功負荷。為了實現無功負荷能自動分配，可以通過自動高壓調節的勵磁裝置，改變發電機勵磁電流維持其端電壓不變，還可對發電機電壓調節特性的傾斜度進行調整，以實現並聯運行發電機無功負荷的合理分配。
永磁同步曳引機三、自動調節勵磁電流的方法
在改變發電機的勵磁電流中，一般不直接在其轉子迴路中進行，因為該迴路中電流很大，不便於進行直接調節，通常採用的方法是改變勵磁機的勵磁電流，以達到調節發電機轉子電流的目的。常用的方法有改變勵磁機勵磁迴路的電阻，改變勵磁機的附加勵磁電流，改變
可控矽的導通角等。這裡主要講改變可控矽導通角的方法，它是根據發電機電壓、電流或功率因數的變化，相應地改變可控矽整流器的導通角，於是發電機的勵磁電流便跟著改變。這套裝置一般由電晶體，可控矽電子元件構成，具有靈敏、快速、無失靈區、輸出功率大、體積小和重量輕等優點。在事故情況下能有效地抑制發電機的過電壓和實現快速滅磁。自動調節勵磁裝置通常由測量單元、同步單元、放大單元、調差單元、穩定單元、限制單元及一些輔助單元構成。被測量信號（如電壓、電流等），經測量單元變換後與給定值相比較，然後將比較結果（偏差）經前置放大單元和功率放大單元放大，並用於控制可控矽的導通角，以達到調節發電機勵磁電流的目的。同步單元的作用是使移相部分輸出的觸發脈衝與可控矽整流器的交流勵磁電源同步，以保證控矽的正確觸發。調差單元的作用是為了使並聯運行的發電機能穩定和合理地分配無功負荷。穩定單元是為了改善電力系統的穩定而引進的單元 。勵磁系統穩定單元 用於改善勵磁系統的穩定性。限制單元是為了使發電機不致在過勵磁或欠勵磁的條件下運行而設定的。必須指出並不是每一種自動調節勵磁裝置都具有上述各種單元，一種調節器裝置所具有的單元與其擔負的具體任務有關。
四、自動調節勵磁的組成部件及輔助設備
自動調節勵磁的組成部件有機端電壓互感器、機端電流互感器、勵磁變壓器；勵磁裝置需要提供以下電流，廠用AC380v、廠用DC220v控制電源.廠用DC220v合閘電源；需要提供以下空接點，自動開機.自動停機.併網（一常開，一常閉）增，減；需要提供以下模擬信號，發電機機端電壓100V，發電機機端電流5A，母線電壓100V，勵磁裝置輸出以下繼電器接點信號；勵磁變過流，失磁，勵磁裝置異常等。
永磁同步曳引機勵磁控制、保護及信號迴路由滅磁開關，助磁電路、風機、滅磁開關偷跳、勵磁變過流、調節器故障、發電機工況異常、電量變送器等組成。在同步發電機發生內部故障時除了必須解列外，還必須滅磁，把轉子磁場儘快地減弱到最小程度，保證轉子不過的情況下，使滅磁時間儘可能縮短，是滅磁裝置的主要功能。根據額定勵磁電壓的大小可分為線性電阻滅磁和非線性電阻滅磁。
近十多年來，由於新技術，新工藝和新器件的湧現和使用，使得發電機的勵磁方式得到了不斷的發展和完善。在自動調節勵磁裝置方面，也不斷研製和推廣使用了許多新型的調節裝置。由於採用微機計算機用軟體實現的自動調節勵磁裝置有顯著優點，目前很多國家都在研製和試驗用微型機計算機配以相應的外部設備構成的數字自動調節勵磁裝置，這種調節裝置將能實現自適應最佳調節。
