稀土永磁同步电机设计及在电梯中的应用
新型永磁电机的设计、分析与应用研究
新型永磁电机的设计、分析与应用研究一、概述随着全球能源危机和环境保护压力的不断增大，高效、节能、环保的电机技术成为了当前研究的热点。
永磁电机作为一种新型的电机技术，具有高效率、高功率密度、低噪音、低维护等优点，被广泛应用于电动汽车、风力发电、工业自动化等领域。
对新型永磁电机的研究具有重要意义。
新型永磁电机的研究涉及到电机设计、分析、优化以及应用等多个方面。
在电机设计方面，需要考虑电机的结构、绕组、永磁体等因素，以实现电机的最佳性能。
在电机分析方面，需要建立电机的数学模型，对电机的性能进行预测和评估。
在电机优化方面，需要采用先进的优化算法，对电机的结构参数进行优化，以提高电机的效率和可靠性。
在应用方面，需要研究永磁电机在不同领域的应用特点和技术难点，以推动永磁电机的广泛应用。
本文旨在对新型永磁电机的设计、分析与应用进行深入的研究和探讨。
介绍了永磁电机的基本原理和分类，为后续研究打下基础。
详细阐述了永磁电机的设计方法，包括电机的结构设计、绕组设计、永磁体设计等。
建立了永磁电机的数学模型，对电机的性能进行了预测和评估。
接着，采用先进的优化算法，对电机的结构参数进行了优化，以提高电机的效率和可靠性。
结合实际应用案例，分析了永磁电机在不同领域的应用特点和技术难点，为永磁电机的应用提供了有益的参考。
通过本文的研究，可以为新型永磁电机的设计、分析与应用提供理论支持和技术指导，推动永磁电机技术的进一步发展和应用。
1. 永磁电机的发展历程与现状永磁电机，作为一种重要的电机类型，其发展历程与现状反映了电机技术的持续进步与革新。
早在20世纪初，永磁电机就已经开始被研究和应用，但受限于当时永磁材料的性能，其应用范围和效率相对较低。
随着稀土永磁材料的出现和发展，尤其是钕铁硼等高性能永磁材料的出现，永磁电机的性能得到了显著提升，应用领域也大幅扩展。
近年来，随着全球对节能减排和环保要求的不断提高，永磁电机以其高效率、高功率密度、低维护成本等优点，在新能源汽车、风力发电、电动工具、家用电器等领域得到了广泛应用。
永磁同步电机在电梯系统中的应用分析
２ 永磁同步电机 的安全性和稳定性分析
随着永磁材料和机械加工技术的升级 ， 永磁同步 电机技全性能 。当整 个曳引机制动出现失灵或其他故障时电梯上行方 向 溜车或者飞车的情况下 ， 永磁同步电机系统就会起到 安全保护的作用 ， 这样首先就可以满足我国对电梯制 造相关标准和规范 的要求 。具体有以下几方面。 （ ）对机械失灵的保护 以永磁 同步电机 为核 １ 心的电梯系统在应用中之所以可以保证其安全可靠 ， 主要是因为其特殊 的永磁 同步结构 ， 永磁同步电机的
综
・
述
机械研究与应用 ・
永磁 同步 电机在 电梯 系统 中的应 用 分 析
谭 立 新
（ 贵州省铜仁 地 区 炉压力容 器检验所 ， 锅 贵州 铜仁 ５４ ０ ５３ ０）
摘
要： 重点介 绍了永磁 同步 电机在电梯驱 动 系统 中引发 的重大技术革新 与技 术优 势， 通过 对永磁 同步 电动机在 智 能化 、 安全化 、 节能化 曳引 系统 中的作用的分析 ， 明了永磁 同步 电动机在技术方面所具备的 明显技术优 势 ， 说 指 出其在 电梯设计和应用 中起 到的重要现 实意义。
Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ａ ｅ ｔｍａ ｎ ｔ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔ ｒ ｏ ｔ ｌ ｒｃｉ ｎ ｓ ｓｅ ；ａ ｓｓ ｄ ｖ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ：ｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｍｏｏ ；ｃ ｎ ｒ ；ｔａ ｔ ｙ ｔｍ ｓ ｉｔ ｅ ｉ ｅ ｍ ｓ ｏ ｏ
１ 永磁 同步 电机的发展与特性分析
关键词 ： 永磁 同步电机 ；控制 方式；曳引 系统 ；辅助装置 中图分类号 ：Ｍ ０ Ｔ Ｓ１ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ — ４ ４ ２ １ ） ６ ０ ５ — ２ １ ７ ４ １ （０ １ ０ — １７ ０ ０
稀土永磁电机报告
稀土永磁电机报告2008年，稀土永磁同步电机的开发与应用扩大了永磁同步电动机在各个行业的应用，稀土永磁电机最显著的性能特点是轻型化、高性能化、高效节能。
高性能稀土永磁电机是许多新技术、高技术产业的基础。
它与电力电子技术和微电子控制技术相结合，可以制造出各种性能优异的机电一体化产品，如数控机床，加工中心，柔性生产线，机器人，电动车，高性能家用电器，计算机等等。
1821年，问世的世界第一台电机就是永磁电机，由于早期的永磁材料磁能积很低，性能较差，体积笨重，且容量小，不久就被电动磁电机所取代。
后来，由于铁氧体和铝镍钴磁体的出现，使永磁电机又有了新的进展。
2009年随着钕铁硼永磁材料的热稳定性、耐腐性的改善和价格的逐步降低以及电力、电子器件技术的进一步提高，使稀土永磁电机的开发和应用进入了一个新的阶段。
逐步向大功率化(高转速、高转矩)、高性能化和微型化等新品种宽领域扩展。
稀土永磁直流无刷调速电机是现代材料科学、电子电力科学及电动机控制理论相结合的产物。
稀土永磁电机是利用稀土永磁材料产生磁场，替代传统电机由电流励磁产生的磁场，使得稀土永磁电机具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、损耗低、效率高，电动机的外型和尺寸可以灵活多变等显著特点，所以稀土永磁电机近几年来发展很快。
由于我国稀土资源丰富，稀土永磁在国内的飞速发展，使得稀土永磁材料的产品质量不断提高、成本价格不断降低，为制造较大功率的稀土永磁电机奠定了坚实基础，使得我们开发出的稀土永磁电机在国内外市场必然有一定的竞争优势。
1．完善和发展了稀土永磁电机的理论研究体系稀土永磁电机性能优异，结构特殊而多种多样，传统电机的设计理论、计算方法和设计参数已不能适应设计研制高性能电机的要求，近年来，运用现代设计方法完善和发展了稀土永磁电机的设计理论、磁路结构、计算方法，检测技术和制造工艺。
在此基础上建立了工程实用的电磁设计计算程序和计算机辅助计算软件包，包括电磁场分析计算，电感参数计算、动态性能仿真和优化设计。
浅谈永磁同步电动机在电梯中的应用
浅谈永磁同步电动机在电梯中的应用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。
标签：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]。
永磁同步无齿轮曳引机及其在电梯中的应用
➢ 稀土永磁电机的结构特点和分类
稀土永磁电机的基本优点： 1.损耗小、效率高、功率因数高。 2.体积小、重量轻、结构简单。 3.动态特性好、控制特向好。 4.过载能力强、抗堵转能力强。 5.电机的形状和尺寸可以灵活多样。
显然，稀土永磁电机会越来愈多地出现在我们的生活中，这是 一种进步。
稀土永磁同步电机
稀土永磁同步电机
电机是电能和机械能之间的转换设备，实现这种转换需要一个中 间媒介－－磁场能量。
磁场能量在电能和机械能转换中并不消耗。 普通电机的磁场能是由线圈中通入电流产生的，也称电励磁；永
磁电机的磁场能是由永久磁体产生的。 1821年世界上第一台电机就是永磁电机，但当时所用永久磁体的
切向励磁：可以制成内转子电机和外转子电机。这种结构电机交轴电抗 较直轴电抗大一些，但因气隙中可获得很高的磁感应强度
（＞1.0 T），电机的动态性能、控制性能仍然能做的非常漂亮。 切向励磁结构电机的功率密度高是明显 的优点。由于可以设置磁短路桥，因此， 电机的抗退磁能力较强。 切向励磁结构电机的磁钢是镶嵌在转子内 部，结构强度高，磁钢的防氧化能力强。 切向励磁结构主要用于大功率、高转矩、 高可靠性的场合。
φ－电压、电流之间的相位角（功率因数角） ψ－电势、电流之间的相位角（内功率因数角） δ－电压、电势之间的相位角（功角）
对永磁同步电机的运行控制实质上就是对 这三个角度的控制。
稀土永磁同步电机
➢ 稀土永磁同步电机的原理及运行
稀土永磁同步电机
稀土永磁体的工业化生产水平：
钐 钴 稀土永磁：磁能积24－27MGOe，工作温度：180－200℃ 钕铁硼稀土永磁：磁能积38－42MGOe，工作温度：140－160℃
我国稀土资源丰富，全世界已探明的蕴藏量的80%以上都在我国。 我国年生产稀土永磁体大约4000吨，占全球总产量70％多。
稀土永磁同步电动机的工程设计研究
１ 概 述
上世 纪 ８ ０年 代 问世 的 钕 铁 硼 永磁 材 料 以其 优
的定 子部 分设 计 相 似 ， 要 区 别 在 于 转 子 的设 计 。 主
永磁 同步 电动机设 计 的 主要 任务 是确 定 电机 的主要
尺寸 和 电机 的磁路 结 构 ， 选择 永 磁体 的牌 号 ， 算永 估 磁体 的体 积 ， 计 定 、 子 冲 片 和绕 组 数 据 ， 后 应 设 转 然
用性 能 校核 程序 对初 始方 案 进 行 计 算 ， 整 电动 机 调 某些 设计 参 数直 至 电磁设 计 方案 符合 性能 指标 。 目 前经 常使 用 的 电磁 设 计方 法是 等效 磁 路法 和 电磁场
越 的磁 性 能 引起 国内外 电机 学术 界 的广 泛关 注 。与
传统 的异 步 电机相 比 ， 用 钕 铁 硼 作 为 励 磁 源 的永 采
研究文 章很 多 ， 多 着 眼 理论 研 究 和分 析 。这些 研 大 究对 于指 导制造 工 厂 进 行研 究 开 发 有一 定 的 帮 助 ， 然而还 不 能直接 指导 工程 师 进行 永磁 同步 电动机 的
机 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 计遇 到 的问题 基本 上 能 找 到 可供 借 鉴 的 资料 ，
断成熟 和社会对 这 种 电动 机 优 越 性 能 的逐 渐认 识 ，
永磁 同步 电 动机 的应用 会越 来越 广 。 由 于永磁 同步 电动 机 的 磁 路 结 构 复 杂 ， 术 界 学 对这类 电机 的理 论 分 析 投 入 了大 量 的精 力 。 文 献
［］ 出 了 内置 式永磁 同步 电动机 的 等效 电路 ， 献 １给 文 ［， ］ 究 了永磁 同 步 电动 机 的起 动 过程 。类 似 的 ２ ３研
OH5100永磁同步无齿轮乘客电梯产品说明
产品说明OH5100无齿轮乘客电梯主要内容➢产品简介➢投标电梯主要技术配置➢功能说明➢技术规格说明产品简介OH5100无齿轮乘客电梯是西子奥的斯电梯有限公司为满足中国市场的迅猛发展而推出的一款新型无齿轮乘客电梯。
OH5100无齿轮乘客电梯在研发的过程中充分吸收了奥的斯电梯在生产、安装和实际使用中的宝贵经验和奥的斯成熟可靠的控制技术，该梯推出后依靠其卓越品质、优秀运行舒适感迅速赢得了客户的青睐。
驱动卓越高效节能OH5100无齿轮乘客电梯使用永磁同步无齿轮曳引主机驱动，该主机选用稀土材料，采用外转子结构、永磁同步电机驱动，在结构上取消了蜗轮蜗杆传动，并将同轴传动技术、数字变频技术和微电脑控制技术充分融合。
极大地降低了机械能耗、提高了传动效率，并且节约了使用空间。
●稀土材料的永磁同步电机●采用外转子结构●永久密封轴承，无需润滑●交流同步驱动控制精湛安全可靠多微机模块化的网络控制系统，准确、细腻、高效地控制电梯所有的运动和功能；并能在不改变硬件配置的前提下，在现场修改软件，调整系统参数，便于电梯控制的升级改造。
并将电梯的逻辑控制部分与电机驱动部分进行了有机的结合，集成度更高，兼容性更好。
●全电脑模块化控制系统●高集成度电梯核心配件●串行传输，多台群控●环形通讯系统，可靠性高智能化运行控制及驱动OH5100无齿轮乘客电梯将变频器与电梯主控板，中间接口板集成在一起，体积减小，减少了中间的电气线路，可靠性要优越得多。
●32位微电脑控制板，控制与驱动通过集成使电梯的动态响应速度更快●变频器组建中的关键部件为进口●采用矢量闭环控制技术●独特的图形发生器●软件开放性强OTIS严格测试●通过了OTIS严格的PASSPORT认证●经过了老化测试、电气测试、环境测试、温度/湿度测试等一系列测试；精益制造●SMT加工，采用日本进口JUKI贴片机，精度达到0.5mm；●合资科隆威波峰焊，自动控制温度曲线，自动喷涂助焊剂；●先进的ICT测试设备，自动检测焊点可靠性，检测元器件错装错误等功能；●对驱动变频器进行帯负载老化保证器件的可靠性●对主机和控制柜匹配测试后出厂。
稀土永磁电机设计与集成技术获突破
发光 １ｈ以上，超过了 ５６ ０ ， ｈ的消防安全有关规定。即使 电源与蓄 电池都发生故障，标志牌 － 上的箭头仍能一直亮着引导人们迅速找到安全 出口。 稀土永磁 电机设计与集成技术获突破 “ 新型稀土永磁电机设计与集成技术研究”课题获得突破 ，成功开发出 ２ Ｋ 的无铁 ． Ｗ ２ 心 电机及 ５ Ｗ 的横 向磁通电机。该课题开发出的无铁心电机的效率达到了 ８． Ｋ ９ ％，比同规 ８
静态存储器和闪存等。 采用 ３ｍ半导体技术的中央处理器运算速度可达到 １０ Ｈ ， ｎ ０Ｇ ｚ 相当于
现 有 产 品的 ２ ５倍 。
此前，科学家认为利用硅材料只能制造出电路线宽最小 ５ｍ 的半导体，并因此把硅半 ｎ 导体的最小集成规格限定为 ５ｍ。科学家预计，如果要制造小于 ５ ｎ的半导体，必须采用 ｎ ｍ 碳纳米管或分子材料。韩国科学家开发出的 ３ｍ硅半导体打破 了这一看法。 ｎ 新型稀土蓄光发光材料用于地铁消防安全琉导标志 天津将要开通的地铁 １号的消防安全疏导标志在国内首次采用了新型蓄光发光材质及 安装技术。 这种无毒环保的新型蓄光发光材质用稀土作为原料， 并用特殊工艺将其 固定在地 铁站的地面、墙面、顶棚以及每一节台阶的两端。这种新型蓄光发光材质最大的特 点是不需 任何专 门的电能受光 ，用 自然光 （ 内灯光）照射 ５ ｎ后，无论任何情况断电，都能 自动 站 ｍｉ
缓释 等 领域 ， 具有极 为广 阔的应用 前 景 。
韩开发 ３ ｒ ｍ半导体技术 韩国科学家开发出电路线宽只有 ３ｍ的半导体技术， ｎ 有望使电脑运算速度提高 ２ 多倍。 Ｏ 硅半导体 电路线宽仅 ３ ｎ 相当于成人头发丝直径 的 ４ ｍ ， 万分之一。它采用新型三维结构， 可
在 常温 下保 持 良好 的半 导体 功能 。 该技 术可 应用 于制 造新 一代 电脑 中央处 理器 、 动态 存储 ５ ０６ 期
基于稀土的磁性材料在电动车领域的应用前景
基于稀土的磁性材料在电动车领域的应用前景在当今社会，电动车作为一种绿色、高效的交通工具，正逐渐改变着我们的出行方式。
而在电动车的发展过程中，基于稀土的磁性材料发挥着至关重要的作用。
稀土磁性材料具有独特的性能，为电动车的性能提升和广泛应用带来了广阔的前景。
稀土元素，包括镧、铈、镨、钕等，因其特殊的电子结构而具有优异的磁性能。
基于稀土的磁性材料，如钕铁硼永磁材料，具有极高的磁能积、矫顽力和剩磁，这使得它们在电动车领域有着广泛的应用。
首先，稀土磁性材料在电动车的电机中发挥着核心作用。
电机是电动车的动力源泉，其性能直接影响着车辆的加速、续航里程和最高速度。
采用稀土永磁电机的电动车，相比传统的电机，具有更高的功率密度和效率。
这意味着在相同的体积和重量下，稀土永磁电机能够输出更大的功率，从而提高车辆的加速性能和爬坡能力。
同时，高效率的电机能够减少能量的损耗，延长电动车的续航里程。
在实际应用中，稀土永磁电机的优点得到了充分体现。
以某知名品牌的电动车为例，其搭载的稀土永磁同步电机能够在瞬间爆发出强大的扭矩，使车辆从静止加速到百公里时速仅需短短几秒。
而且，在高速行驶时，电机依然能够保持较高的效率，为车辆提供稳定的动力输出。
此外，由于稀土永磁电机的体积较小、重量较轻，这为电动车的整车设计提供了更大的灵活性，可以更好地优化车辆的空间布局和重心分布，提高行驶的稳定性和操控性。
除了电机，稀土磁性材料在电动车的其他部件中也有应用。
例如，在电动助力转向系统中，稀土磁性材料制成的传感器能够精确感知驾驶员的转向意图，为车辆提供准确的转向助力。
在制动系统中，稀土磁性材料可以用于制造高性能的电磁制动器，提高制动的响应速度和可靠性。
然而，尽管基于稀土的磁性材料在电动车领域具有诸多优势，但也面临一些挑战。
稀土资源的供应和价格波动是一个重要问题。
稀土元素在全球的分布并不均匀，且开采和加工过程较为复杂，这导致稀土资源的供应存在一定的不确定性。
永磁同步电机的优点
一、永磁同步电机的优点1、取消了励磁系统损耗，提高了效率；2、取消了励磁绕组和励磁电源，结构简单，运行可靠；3、稀土永磁电机结构紧凑、体积小、重量轻；4、电机尺寸和形状灵活多样。
5、大大减少对环境的污染。
二、应用(用途)工业配套：工业驱动装置，如纺织机械，减速机配套，水泵配套，风机配套，矿采业设备等以及材料加工系统，自动化设备，机器人等；交通运输：电动汽车，电车，飞机辅助设备，舰船等；航天领域：火箭，飞机，宇宙飞船，航天飞机等；国防领域：坦克，导弹，潜艇，飞机等；工业发电：风力发电，余热发电，水力发电，内燃发电机组用发电机以及大型发电机的副励磁机等。
三、永磁同步电机的发展趋势永磁同步电机是众多高新技术和高新技术产业的基础，它与电力电子技术和微电子控制技术相结合，可以制造出许多新型的、性能优异的机电一体化产品和装备，代表了21世纪电机发展的方向。
永磁同步电机相比交流异步电机优势1、效率高、更加省电： (1)、由于永磁同步电机的磁场是由永磁体产生的，从而避免通过励磁电流来产生磁场而导致的励磁损耗（铜耗）； (2)、永磁同步电机的外特性效率曲线相比异步电机，其在轻载时效率值要高很多，这是永磁同步电机在节能方面，相比异步电机最大的一个优势。
因为通常电机在驱动负载时，很少情况是在满功率运行，这是因为：一方面用户在电机选型时，一般是依据负载的极限工况来确定电机功率，而极限工况出现的机会是很少的，同时，为防止在异常工况时烧损电机，用户也会进一步给电机的功率留裕量；另一方面，设计者在设计电机时，为保证电机的可靠性，通常会在用户要求的功率基础上，进一步留一定的功率裕量，这样导致在实际运行的电机90%以上是工作在额定功率的70%以下，特别是在驱动风机或泵类负载，这样就导致电机通常工作在轻载区。
对异步电机来讲，其在轻载时效率很低，而永磁同步电机在轻载区，仍能保持较高的效率，其效率要高于异步电机20%以上。
(3)、由于永磁同步电机功率因数高，这样相比异步电机其电机电流更小，相应地电机的定子铜耗更小，效率也更高。
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稀土永磁同步电机
稀土永磁电机的应用
稀土永磁体的工业化生产水平：
钐 钴 稀土永磁：磁能积24－27MGOe，工作温度：180－200℃
钕铁硼稀土永磁：磁能积38－42MGOe，工作温度：140－160℃
我国稀土资源丰富，全世界已探明的蕴藏量的80%以上都在我国。 我国年生产稀土永磁体大约4000吨，占全球总产量70％多。
1.磁钢 2.转子铁心 3.轴
径向励磁
切向励磁
轴向励磁
稀土永磁同步电机
稀土永磁电机的结构特点和分类
内转子电机：受力合理、坚固稳定、结构简单、长径比大、容易散热是其明 显优点。内转子电机是应用最广泛、最常见的电机结构。 外转子电机：如果采用两端轴伸固定方式，具有受力合理、坚固稳定、结构 简单、长径比大的明显优点。这种固定方式的外转子电机主要 应用于电动导辊等特种场合。 如果采用单轴伸固定方式，因悬臂而受力不合理、结构复杂、 长径比小。因此在大功率场合很少有应用，但在无机房电梯中， 恰恰因为长径比小，得了广泛应用。 所有的外转子电机不易散热是明显缺点。
因最好不要使用无齿轮方式。
稀土永磁同步电机在电梯驱动中的应用 电梯用稀土永磁同步电机的设计思想
决定电机基本尺寸的几个要素：
D－ 定子内径 L－铁芯长度 要素说明：df
P′－计算功率
n－转速
A－定子线负荷
Bδ－气隙磁密
αp－极弧系数
KNm－磁场波形系数
Kdp－绕组系数
计算功率由设计功率、电势系数、效率、功率因数决定，相当于对设计 功率增加了一个余度系。在选定了磁场结构、绕组形式相关的系数也就随之 确定了，电机的体积只与定子线负荷、气隙磁密和电机转速三个要素有关。 • 要得到一个小体积的电梯电机设计结果，可以从提高这三个要素入手：
稀土永磁同步电机在电梯驱动中的应用
无齿轮曳引机驱动
直接作用于曳引轮或电机主轴的制动器可以轻松满足电 梯上行超速保护的需要。 很多用户使用了永磁同步电机的再生发电制动功能作为 曳引机主制动器的冗余，进一步提高了电梯的安全性。 永磁同步电机不需要励磁电流、加上功率因数的提高， 电机的效率提高约10％；去掉减速机构后又进一步节省 了约30％的机械损耗，二项综合节能35％以上。 变频器的功率也可以减少35％。 没有更换润滑油带来的环境污染，减少维护成本，电梯 绿色环保。 实现了无齿轮电梯从高端产品（高速）向低端用户（中 低速）转移。
提高定子线负荷 A
提高气隙磁密 Bδ 提高电机转速 n
稀土永磁同步电机在电梯驱动中的应用 电梯用稀土永磁同步电机的设计思想
1.
这三个要素对电机的性能和成本起决定性的作用：
选择较高的电机转速可以降低成本，比如，2∶1 曳引方式比 1∶1 曳引方式 的电机转速高一倍，所以，体积小、重量轻、成本低，但在运行噪声、轮绳 寿命、高速适应性、安装简捷方面都不及1 ∶1曳引方式好。
4. 利用稀土永磁同步电机再生发电制动特点，可以不
再需要机械制动器，虽然再生发电制动不可能绝对 的停车，但，即使梯级上全部站满了人，电梯也只 是产生不对人构成任何伤害的缓慢滑移 。尽管现行 的电梯标准还不让取消机械制动器，但从安全角度 讲再生发电制动远比机械制动更可靠。 稀土永磁同步电机用于扶梯扶梯，因为经济上的原
电机的抗退磁能力较强。
切向励磁结构电机的磁钢是镶嵌在转子内 部，结构强度高，磁钢的防氧化能力强。
切向励磁结构主要用于大功率、高转矩、
高可靠性的场合。
1.磁钢 2.转子铁心 3.轴 4.非导磁轴套
稀土永磁同步电机
稀土永磁电机的结构特点和分类
轴向励磁：这种结构最大的特点就是扁平，轴向尺寸极小，适用于狭窄空间。 轴向励磁电机的电抗特性与径向励磁电机相似，气隙中磁感应强 不高（＜0.7 T），电机的功率密度高，电机的抗退磁能一 般。 轴向励磁电机的另一个特点是转子贯量小、 控制特性优秀 ，主要用于控制电机和侍服 电机。 轴向励磁电机的工艺结构复杂、强度低， 转子轴向力不容易被平衡、机壳刚度要 求较高，很难制成大功率电机。
图1
图2
1.定子绕组
2.定子铁芯
1.定子绕组等效磁极
2.定子铁芯
3.转子铁心
4.永久磁体
3.转子铁芯
4.永久磁体
稀土永磁同步电机
稀土永磁同步电机的原理及运行
永磁同步电机运行：
同步电机工作时的等效电路（右图）。由图 可以得到电势平衡关系：
再由这个电势平衡关系就可以画出同步电机 工作时的相量图（右下图），我们可以看到三个 重要的角度：
φ －电压、电流之间的相位角（功率因数角）
ψ －电势、电流之间的相位角（内功率因数角） δ －电压、电势之间的相位角（功角） 对永磁同步电机的运行控制实质上就是对
这三个角度的控制。
稀土永磁同步电机
稀土永磁同步电机的原理及运行
永磁同步电机常用的两种运行控制方式：
1.Cosφ =1控制方式 这种方式电机的电压和电机的电流是同相位的，即φ ＝0。由于加到电机上的 有效功率是 P=U*I*Cosφ ,所以，在特定的场合使用这种控制方式可以节省变频 器的容量（比如牵引控制）。 2.ψ =0控制方式
就能节约大量的电能消耗。因为稀土永磁同步电机
的工作电流和负载几乎是线性关系，轻载时电流按 比例减小，空载时几乎为“0”。 2. 不同于异步电机的是稀土永磁同步电机轻载时也具 有很高的效率，电机的发热量也非常的小。
稀土永磁同步电机在电梯驱动中的应用 扶梯曳引机驱动
3. 当扶梯下行且载有人时，稀土永磁同步电机可以自 动把势能转变为电能，并自动回馈到电网中。
稀土永磁同步电机
稀土永磁电机的应用
军用领域： 飞机、火箭、导弹、舰艇、潜艇、：电源系统、推 进系统、火控系统、导航系统等。 电动鱼雷：推进系统 。 自动火炮：炮塔驱动机、送弹机等 民用领域： 电气火车、电动汽车：驱动牵引系统。 能源：风力发电机。 数控机床：主轴电机、伺服电机。 矿山、起重机械：电动钻机、井道提升机、电动机车等。
稀土永磁同步电机 稀土永磁同步电机的结构特点分类
按定、转子相对位置分为外转子电机和内转子电机两类：
内转子电机
外转子电机
稀土永磁同步电机
稀土永磁同步电机的结构特点和分类
按电机的励磁方式划分为径向励磁、切向励磁和轴向励磁三类：
1.磁钢 3.轴
2.转子铁心
1.磁钢 2.转子铁心 3.轴 4.非导磁轴套
稀土永磁同步电机
稀土永磁电机的应用
上世纪60年代，发现了钐钴稀土永磁体具有高剩磁、高矫顽力和 高磁能积，这个发现使永磁电机真正进入到了大功率应用领域。 单台功率7000千瓦的永磁电机用于核潜艇驱动上。 钐钴稀土永磁体含有重要的战略物资－－金属钴，所以钐钴稀土 永磁体价格昂贵，只用于航空、航天、航海、武器装备等军事领 域。1978年法国CEM公司研制成了18.5kW高效节能钐钴稀土永磁电 机，未能得到推广。
轴承怎么保证长期完好的润滑？
稀土永磁体能否被长期可靠地固定住？（对外转子 电机而言） 由于无机房的电机的长径比太小（“盘”式），所以无 机房曳引机的 效率不及普通有机房曳引机是正常的。
稀土永磁同步电机在电梯驱动中的应用 扶梯曳引机驱动
扶梯的负载特点与直梯有一个最重要的差别：就是 扶梯轻载的时间占有很大的比例！然而，扶梯所配 置的 电机又要满足负载最重的时候使用。 扶梯曳引使用稀土永磁同步电机有如下好处： 1. 不需要使用变频器来改变扶梯慢车等待或停车等待
稀土永磁同步电机在电梯驱动中的应用
无机房曳引机驱动
稀土永磁同步电机用于无机房电梯具有普通有机房曳引 机相类似的特点和表现。 无机房曳引机具有普通有机房曳引机更苛刻的外形要求。 无机房曳引机维护保养的不方便要求曳引机具有近乎完
美的可靠性，这点与无机房曳引机苛刻的体积和结构要
求存在着技术上的矛盾。 无机房曳引机几个要认真关注的问题： 制动系统是否长期稳定可靠？
稀土永磁同步电机
稀土永磁电机的结构特点和分类
径向励磁：可以制成内转子电机和外转子电机。这种结构的电 机的电抗 较小，有利于改善电机的动态性能和控制性能。 电机气隙中所能达到的磁感应强度不高（＜0.7 T），电机的 功率密度较 小，电机的抗退磁能力 有限，容易发生磁钢退磁现象。 径向励磁结构主要用在小功率场合，大 功率场合不多见。
扶梯曳引机驱动
电梯用稀土永磁同步电机的设计思想 关于稀土永磁体的稳定性
稀土永磁同步电机设计及在电梯中的应用
稀土永磁同步电机在电梯驱动中的应用
关于再生发电制动 关于同步变频驱动系统 关于对变频器的基本要求
航天万源稀土电机公司的产品介绍
1∶1系列 2∶1系列
无机房系列
稀土永磁同步电机在电梯驱动中的应用
无齿轮曳引机驱动
稀土永磁同步电机用于电梯，区别于普通电机用于电梯 的特点： 体积小 转矩大 效率高 重量轻 低速特性好 功率因数高
直流电机调速性能
高性能 高精度
可再生发电制动
高效率 高可靠性
稀土永磁同步电机驱动的电梯表现了：
低噪音
低能耗
稀土永磁电机低速大转矩特点成功替代了复杂的机械减 速机构，增加了电梯运行的可靠性。
稀土永磁同步电机
稀土永磁同步电机的原理及运行
永磁同步电机原理：
图1是一个2极永磁同步电机，当给定子绕组（A、B、C）通入三相交流电时，子绕组产生磁场
（一对N′、S′极），图2是和它完全等效的物理模型，由于三相交流电随时间周期性变化，定子磁 场（N′、S′）就会按A－B－C－A－B－C的方向旋转起来，旋转速度W只和三相电的周期变化速度有 关，比如，每秒变化50次（即50 Hz）,定子磁场（N′、S′）就旋转50圈。