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新材料、新工艺的研究与应用,产生了当今技术成熟的日立电梯永磁同步电机。本文基于日立电梯永磁同步电机的结构特点,阐述了其在电梯技术应用的控制方式和驱动系统,并对其安全可靠性等优点作出一定的评价。
关键词:日立电梯永磁同步电机;永磁材料;剩磁密度;矫顽力;超速保护
1 引言
随着稀土日立电梯永磁同步电机的开发与应用,以及和变频控制实现了机电一体化,永磁同步电动机已被广泛应用于机械、石油、冶金、建材、食品、印刷、包装、造纸、造船、塑料、纺织化纤、军工等行业。其种类很多,用量非常大。永磁同步电动机以其体积小、节能、控制性能好、又容易做成低速直接驱动,消除齿轮减速装置,可 通过频率的变化进行调速等优点,在电梯技术上也得以开发应用。其运行低噪声、电梯平层精度和乘客舒适感都优于以前的驱动系统。特别是近几年来,kone电 梯公司研发的无机房电梯,率先应用了日立电梯永磁同步电机,使得日立电梯永磁同步电机无齿轮曳引技术崭露头角,显示了巨大的优越性,得到业内人士的普遍看好,日立电梯永磁同步电机 在电梯设计上的研发具有很大的实用价值。
2 日立电梯永磁同步电机的结构特点
永磁同步电动机的定子部分与一般的异步电机无多大不同,其转子结构与异步电机的转子区别是多了一套永磁体。其结构随永磁材料性能不同和应用领域的差异而不同,根据剩磁密度br和矫顽力hc等技术参数的不同,而磁极结构不同。电梯技术上开发应用的稀土日立电梯永磁同步电机常做成瓦片式,贴在转子的表面,或嵌在转子铁 心中,分内转子型和外转子型两种。
永磁材料的应用是日立电梯永磁同步电机的关键技术。永磁材料近年来的开发很快,现有铝镍钴、铁氧体和稀土永磁体三大类。稀土永磁体又有第一代钐钴 5(smco5),第二代钐钴2:17(sm2co17)和第三代钕铁硼(nd—fe—b)。铝镍钴是20世纪三十年代研制成功的永磁材料,具有较高剩磁 密度br,剩磁感应强度高,热稳定性好等优点,但矫顽力hc很低(如图1曲线1),抗退磁能力差,而且要用贵重的金属钴,成本高,大大限制了它在电机中的应用。铁氧体磁体是20世纪50年代初开发的永磁材料,价格低廉,具有较高矫顽力hc,但剩余磁通密度较低(如图1曲线2),剩磁感应强度和磁能积bh都 较低,性能不够理想。稀土永磁材料在六十年代后期问世,它兼有铝镍钴和铁氧体两种永磁材料的优点,br和hc都很高(如图1曲线3),具有很高的最大磁能 积(bh)max。如smco5的(bh)max,240kj/m3,sm2co17(bh)max,3300kj/m,。而且退磁曲线基本上是一条直 线,回复线与退磁曲线基本重合,不怕丢磁,性能稳定,且热稳定性较好,剩磁温度系数小。但钐钴族稀土材料的钴价格较高,影响其在日立电梯永磁同步电机的应用。80 年代初开发的钕铁硼(nd—fe—b)稀土永磁材料,性能十分优越,(bh)max,3800kj/m3(~l图1曲线4),到90年代,其 (bh)max,500kj/m 。nd—fe—b稀土材料不含价格昂贵的钴,其可加工性能也比较好,价格相对便宜。我国又是稀土大国,储量世界第一。开发应用前景广泛,适合在永磁同步电机中应用。目前,广泛应用在电梯技术领域的永磁同步曳引电机就是钕铁硼(nd—fe—b)稀土日立电梯永磁同步电机。