【正文】 1． 2 課題研究的目的和意義 .........................................................................................9 1． 永磁同步電機(jī)調(diào)速技術(shù)的發(fā)展概況 ..............................................................9 1． 永磁同步電機(jī)國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn) ................................................................... 10 第二章 電梯的概述及主要電氣設(shè)備 ........................................................................ 12 電梯的 概述 ......................................................................................................... 12 電梯的的控制部分主要電氣設(shè)備 .......................................................................... 12 曳引電動(dòng)機(jī) ................................................................................................. 13 自動(dòng)門(mén)機(jī) ..................................................................................................... 13 層樓指示 ..................................................................................................... 13 呼梯盒 ......................................................................................................... 13 操縱箱 ........................................................................................................ 13 平層及開(kāi)門(mén)裝置 .......................................................................................... 13 停車(chē)裝置 ..................................................................................................... 14 開(kāi)關(guān)裝置 ...................................................................................................... 14 第三章 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型分析 ........................................................................ 15 3． 1 永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 ................................................................................... 15 3． 2 永磁同步電機(jī)的運(yùn)行原理 ................................................................................... 16 功率因數(shù) cosψ =1 運(yùn)行 ................................................................................ 17 最大轉(zhuǎn)矩／電流運(yùn)行 ................................................................................... 18 id=0 運(yùn)行 ..................................................................................................... 19 第四章 永磁同步電機(jī)調(diào) 速原理 ................................................................................ 22 永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 ...................................................................................... 22 4． 2 正弦波脈寬調(diào)制 (SPWM)技術(shù) ............................................................................. 23 4． 3 電壓空間矢量脈寬調(diào)制 (SVPWM)技術(shù) ................................................................ 28 第五章 其它硬件的選擇 ............................................................................................ 31 轎廂位置檢測(cè)裝置選擇 ......................................................................................... 31 牽引電機(jī)的選擇 .................................................................................................... 32 開(kāi)關(guān)門(mén)電機(jī)的選擇 ................................................................................................ 35 繼電器的選擇 ....................................................................................................... 36 熔斷器的選擇 ....................................................................................................... 36 第六章 總結(jié) ................................................................................................................. 38 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................... 39 致謝 ................................................................................................................................. 40 第一章 緒 論 1． 1 永磁同步電動(dòng)機(jī)的發(fā)展概況 永磁材料的發(fā)展是與永磁電機(jī)的發(fā)展息息相關(guān)的， 世界上第一臺(tái)電機(jī)，就是19世紀(jì) 20年代由永磁體產(chǎn)生勵(lì)磁磁場(chǎng)的永磁電機(jī)，但是當(dāng)時(shí)主要采用的是永磁材料的天然磁鐵礦石，磁能密度較低，電機(jī)正常運(yùn)行的需要不能惡搞得到滿(mǎn)足，所以沒(méi)過(guò)多久永磁電機(jī)就被電勵(lì)磁電機(jī)取代了 [1]。 直流電機(jī)存在電刷和機(jī)械換向器帶來(lái)的各種限制全部都被交流電機(jī)克服了 ，因此交流電機(jī)在工廠自動(dòng)化中得到了廣泛的應(yīng)用 [2]。由于永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用的是永磁材料，它控制起來(lái)要比異步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單的多，因此優(yōu)良的，高性能的控制更加容易實(shí)現(xiàn)，特別是永磁電動(dòng)機(jī)具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，運(yùn)行起來(lái)可靠安全，同時(shí)它體積小，質(zhì)量輕，損耗小，效率高，而且在電機(jī)形狀和尺寸的設(shè)計(jì)上可以靈活多樣的優(yōu)點(diǎn)，引起了電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)和電機(jī)設(shè)計(jì)人員的重點(diǎn)關(guān)注和重視。因而永磁同步電機(jī)得到了極其廣泛的應(yīng)用，幾乎設(shè)計(jì)到了航天航空。國(guó)家防御。工業(yè)和農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，甚至包括了生活很中的各個(gè)方面 [3]。 目前相對(duì)于日本與歐洲的電梯市場(chǎng)， 中國(guó)電梯市場(chǎng)中永磁同步電梯的使用比例仍不算高，這幾年雖然有部分的市場(chǎng)推廣，但是因?yàn)閮r(jià)格和對(duì)永磁同步曳引機(jī)產(chǎn)品的信賴(lài)性尚有疑慮，客戶(hù)大多采用觀望態(tài)度，但隨著國(guó)際大廠紛紛導(dǎo)入及產(chǎn)品日趨成熟穩(wěn)定，加上節(jié)能意識(shí)高漲，近來(lái)采用永磁同步曳引機(jī)的電梯產(chǎn)品已有了相當(dāng)?shù)慕邮芏?，甚至有客?hù)愿意以比較高的價(jià)格購(gòu)買(mǎi)節(jié)能的永磁電梯產(chǎn)品，這種情況說(shuō)明：經(jīng)過(guò)這幾年推廣和發(fā)展，客戶(hù)不但已經(jīng)認(rèn)同了永磁產(chǎn)品，而且也認(rèn)同了節(jié)能環(huán)保觀念。 關(guān)于永磁電梯的發(fā)展方向，經(jīng)過(guò)這些年的積極發(fā)展，目前除了在技術(shù)上朝大容量與高速比的方向邁進(jìn)外，在設(shè)計(jì)思維上仍有 所差異，但提供更高的性?xún)r(jià)比應(yīng)該不會(huì)改變，而追求曳引輪小型化，降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，更有效地降低電動(dòng)機(jī)尺寸與成本，提高節(jié)能環(huán)保層次，可能會(huì)成為未來(lái)電梯的追求方向。 同時(shí)我國(guó)的稀土占有量為全球的 85%，擁有全球絕大部分的稀土資源，因此在開(kāi)發(fā)高磁場(chǎng)永磁材料電機(jī)的材料方面占有非常優(yōu)厚的條件。目前在我國(guó)有一大批的科學(xué)研究單位和高等院校在參與到高磁場(chǎng)永磁材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究中來(lái)，取得的成果也是極其豐碩的 [6]。 1． 永磁同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用 在技術(shù)不斷進(jìn)步的今天永磁同步電機(jī)的輸出功率已經(jīng)能夠從幾毫瓦到好幾千千瓦， 包含了整個(gè)微、小型已經(jīng)中型電機(jī)的功率范圍，而且正在往大功率領(lǐng)域內(nèi)延伸。在永磁同步電機(jī)里，轉(zhuǎn)子的直流勵(lì)磁繞組被可以勵(lì)磁的永磁鐵所取代，從而消除了勵(lì)磁銅耗，轉(zhuǎn)子慣性也相應(yīng)的降低了，其結(jié)構(gòu)也更加的堅(jiān)固。與此同時(shí)，永磁同步電機(jī)相比較于傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)，它不再需要集電環(huán)和電刷裝置，從而使結(jié)構(gòu)更加的簡(jiǎn)單，而且有效的減少了故障的發(fā)生；不僅如此，此采用稀土永磁體還可以增大氣隙磁密，使電機(jī)轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到最佳值，提高了功率質(zhì)量比。這些原因使永磁電動(dòng)機(jī)具備了一般電機(jī)所沒(méi)有的顯著特點(diǎn)：即輕型化、尺寸小、性能高和效節(jié)能高。 永磁同步電機(jī)主 要具備的性能特點(diǎn)： (1)相對(duì)于普通感應(yīng)電機(jī)，重量減少 25％ 60％ ,體積減小 30％～ 70％； (2)調(diào)速比范圍寬，精度控制高，噪聲小、運(yùn)行平穩(wěn)、過(guò)載能力強(qiáng)； (3)中小型永磁同步電動(dòng)機(jī)的效率能夠提高 5％，節(jié)電率達(dá)到 10％，其中一些專(zhuān)用的永磁同步電機(jī)節(jié)能達(dá)到 15％ — 20％。 正是基于永磁同步電機(jī)具備這樣的優(yōu)點(diǎn)，不管?chē)?guó)內(nèi)還是國(guó)外的許多領(lǐng)域用的特殊電機(jī)、高性能電機(jī)都是利用永磁同步電機(jī)方案進(jìn)行的，例如美國(guó) Calix公司已研發(fā)出了 2MW高速永磁電機(jī)，它的轉(zhuǎn)速已能夠達(dá)到 1900022500 r／ min，開(kāi)發(fā)的永磁無(wú)刷直流電機(jī)線速度能夠達(dá)到 200m／ s，轉(zhuǎn)速甚至高達(dá) 4520xx r／ min[8]。目前資源的短缺促使人們節(jié)能意識(shí)的高漲，推廣應(yīng)用新型的永磁同步電機(jī)可以促進(jìn)節(jié)能工作的發(fā)展，促進(jìn)節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 傳統(tǒng)的電梯曳引技術(shù)有齒輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)存在，由于有齒輪間接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使得整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行效率低而且維護(hù)復(fù)雜、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)材料消耗較大、噪聲大等缺點(diǎn)。因此和有齒輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電梯曳引技術(shù)相比較，在節(jié)能、環(huán)保方面采用永磁同步電機(jī)無(wú)齒輪驅(qū)動(dòng)電梯系統(tǒng)有著突出的優(yōu)點(diǎn)。 由于永磁同步電機(jī)性能強(qiáng)、效率高和輕量化等特點(diǎn)，因此受到了船舶綜 合電力推進(jìn)系統(tǒng)供應(yīng)商的喜愛(ài)，比如以永磁同步電機(jī)的 SPP推進(jìn)系統(tǒng)就是船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的三大供應(yīng)商中的一個(gè)的西門(mén)子就開(kāi)發(fā)出了的。 SPP系統(tǒng)的效率得到明顯提高正是由于使用了效率較高的永磁同步電機(jī)。 各種電動(dòng)機(jī)車(chē)也開(kāi)始關(guān)注到了永磁同步電機(jī)，永磁同步電動(dòng)機(jī)正是其發(fā)展方向之一。日本的電動(dòng)車(chē)的研究始于 1965年，并于 1967年成立了日本電動(dòng)車(chē)協(xié)會(huì)。豐田公司在 1996年研制的 RAV4就采用了永磁同步電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在電動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇上，不同的國(guó)家都有各自的標(biāo)準(zhǔn)與側(cè)重，英國(guó)等國(guó)家就側(cè)重于永 磁無(wú)刷直流電機(jī) [10]。 綜 上，永磁同步電機(jī)得到了非常廣泛的應(yīng)用，遍及國(guó)防、航空航天、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。永磁同步電機(jī)已成為電機(jī)工業(yè)技術(shù)的主要發(fā)展方向之一