CN201328058Y - 一种低速大转矩永磁电机及电梯无齿轮曳引机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低速大转矩永磁电机及电梯无齿轮曳引机，在该电机中，电机结构为少槽少极。本实用新型的永磁电机结构简单、制造成本低、效率高和节能明显，可以实现低速大转矩的工作，特别适用于取代齿轮传动曳引机并进行单速驱动，是小型电梯及低速电梯拖动技术的重要突破。

Description

一种低速大转矩永磁电机及电梯无齿轮曳引机

技术领域

本实用新型涉及一种电机和电梯曳引机，具体为一种低速大转矩的永磁电机和使用该低速大转矩的永磁电机的电梯无齿轮曳引机。

背景技术

众所周知，电机是各种设备动力的来源。

永磁电机由于电机转子磁场的几何形状不同，使转子磁场在空间的分布可分为正弦波和方波两种。因此当转子旋转时在定子上产生的反电动势波形也有两种，一种为正弦波，另一种为方波。两种波形的永磁电机在原理，模型及控制方法上也有所不同。但两者均可实现超大转矩、低速传动的性能。由于永磁电机体积小，性能好，高效节能的特点得到日益广泛的应用。

在电梯市场中，电梯无齿轮曳引机的制造和应用在国内外较为普遍。但是，众所周知这种电梯无齿轮曳引机电机，仍属于传统的多极同步电机，其同步转速与电机极数有关，结构相对复杂，生产成本较高，在应用中靠外部控制器对其进行调速控制，在市场中仅限于快速和高速电梯，而低速电梯曳引机仍采用齿轮传动方式，其使用结构复杂，不能有效降低成本，已经难以满足现今节约资源的需要。

对于上述状况，主要是在目前的永磁电机设计理论及实践中存在着技术偏见。

首先，对于用在电梯曳引机等设备上的低速大转矩电机通常是采用多槽多极结构，如在公开号为CN1324139A，公开日为2001年11月28日，名称为“直接驱动钕铁硼永磁外转子同步曳引机”中，为实现低速、大转矩工作，其电机部分采用了20极的多极外转子结构。而结构相对简单的少槽少极则一直以来只用于功率为500W以下的小型、微型电机中，如在2006年12月出版的，第26卷、第24期的《中国电机工程学报》中，在“小型无刷直流电动机振动与噪声的研究”一文中，介绍了在小型无刷直流电动机的设计中，定子常采用9槽结构，永磁转子的极数可考虑6极、8极、10极、12极结构。从上述可知，低速大转矩电机通常是采用结构相对复杂的多槽多极结构，而结构相对简单的少槽少极结构一般只用于功率为500W以下的小型、微型电机上，在功率为500W或500W以上的低速大转矩电机上并没有使用和尝试。

另外，在电机的设计理论中，其电机的转速一般是采用如下公式转速＝f×60/p，其中，f为工作电流频率，p为极数，从该公式中可知，同步转速与电机的极数有关，并且转速与极数成反比，即需要设计出低速运转的永磁电机，则应当采用多极结构，从而可知，在现行的设计中，设计低速的电机，一般采用多极结构，而少极结构不会用于低速电机上。

从以上内容可知，由于存在上述的技术偏见，直至目前，少槽少极结构并没有出现在低速大转矩的永磁电机的设计与制造上。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种使用效果好的低速大转矩永磁电机。

另外一个目的在于提供一种结构简单、使用可靠、成本低廉的电梯无齿轮曳引机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种低速大转矩永磁电机，所述的电机为少槽少极结构，电机的安装结构为外转子或者内转子。

进一步，所述的电机结构为定子9槽，转子10极。

另外，按照实际工作转速和转矩，以及与电机的外部控制器电压相适应的反电势电压，决定定子线圈的匝数。

一种电梯无齿轮曳引机，包括曳引轮、电机及机械制动装置，电机的输出端与曳引轮连接，所述的电机为少槽少极结构，电机的安装结构为外转子或者内转子。

进一步，所述的电机结构为定子9槽，转子10极。

另外，按照实际工作转速和转矩，以及与电机的外部控制器电压相适应的反电势电压，决定定子线圈的匝数。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的低速大转矩永磁电机采用少槽少极结构，结构简单、制造成本低、效率高和节能明显，可以实现低速大转矩的工作，特别适用于取代齿轮传动曳引机并进行单速驱动，是小型电梯及低速电梯拖动技术的重要突破。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例电机的定子结构简图；

图2是本实用新型实施例电机的转子结构简图；

图3是本实用新型实施例电机的绕线图。

图4是本实用新型的曳引机结构外形图；

具体实施方式

参照图1～图4，本实用新型的一种低速大转矩永磁电机，所述的电机为少槽少极结构，电机的安装结构为外转子或者内转子，转子永磁体可以为内置径向式或者切向式。

作为优选实施方式，所述的电机结构为定子9槽，转子10极，该电机的9槽10极结构与同为少槽少极结构的9槽8极电机一样具有良好的电磁转矩特性，并且该9槽10极电机的振动、噪声等均小于9槽8极电机，具有明显的优势。

进一步，按照实际工作转速和转矩，以及与电机的外部控制器电压相适应的反电势电压，决定定子线圈的匝数。具体可以采用所述的反电势电压等于外部控制器控制电压的

参照图4，一种电梯无齿轮曳引机，包括曳引轮、电机及机械制动装置，电机的输出端与曳引轮连接，所述的电机为少槽少极结构，电机的安装结构为外转子或者内转子，转子永磁体为内置径向式或者切向式。同样，作为优选实施方式，所述的电机结构为定子9槽，转子10极。

进一步，按照实际工作转速和转矩，以及与电机的外部控制器电压相适应的反电势电压，决定定子线圈的匝数。所述的反电势电压可以是等于外部控制器控制电压的

本实用新型的永磁电机和电梯曳引机发明内容具体如下：

其中，

1.低速大转矩永磁电机

①参照图1～图4，电机采用单一磁路结构，定子9槽，转子10极；磁钢为矩形；对于内或外转子电机磁钢沿转子圆周切向布置；对轴向磁场磁钢沿转子端平面布置。②不同结构形式的电机，绕线方式不变；③低速大转矩永磁电机能取代齿轮可直接进行拖动。

2.曳引机

参照图4，曳引机包括曳引轮1、永磁大转矩低速电机2和机械制动装置3等，曳引机两侧有翼板4支撑。

3.技术特点

按实际需要转速设定为电机额定转速，与传统的依电机极数决定额定转速不同。采用结构简单、使用效果好的9槽10极结构，并且可按照实际工作转速和转矩，以及与电机的外部控制器电压相适应的反电势电压，决定定子线圈的匝数。在低速情况下定子线圈匝数数倍大于传统电机，因此电机转矩增大数倍。

4.按小型电梯速度低的特点，设计曳引机的永磁电机其额定转速和转矩要满足电梯运行的需要，实现电梯无齿轮曳引机的单速驱动。

本实用新型电机及曳引机的制作可通过如下方式来实现：

1.低速大转矩永磁电机及小型低速电梯无齿轮曳引机设计前应知条件：

①用户对电梯的要求(形式、传动参数、功率及用途等)；

②电机的驱动方式及外部控制器的控制电压；

③电源环境。

2.电机与驱动器要配合研发，一部电机不是想怎么驱动就怎么驱动，而需要两者间的相互配合。不管控制什么，最终要控制力矩，力矩是可预知的。控制过程力矩要求平滑。

3.永磁电机完成后需完成下述试验

①反电势波形，它是表示永磁转子的空间磁场形状。

②反电势电压的测定，测定反电势电压以电机额定转速为前提，取得的反电势电压，应等于外部控制器电压的

③矩角特性

三相绕组分别完成一个电角度旋转时，在直流恒流作用下力矩变化趋势和走向。

④牵出试验

三相绕组的电流(直流)与力矩的关系。电流增大到使电机转矩为零时的最大电流是电机失效的极限标志，对确定力矩放大倍数有重要意义。

4.电机的台架试验：对电机的动力及传动性能进行校核检验。

以下述电梯为例说明如下：

已知：电梯载重量  Q＝320Kg

电梯提升速度      V＝0.35m/s

曳引比            k＝2

曳引轮直径       D＝270mm

计算曳引机曳引轮的转速：

$=\frac{60000\×0.35\×2}{\mathrm{\π}\·270}r\·p\·m$

$=49.51r\·p\·m$

以电机额定转速等于50r.p.m时，改变电机定子线圈匝数，使反电势电压等于外部控制器控制电压的

时的线圈匝数是电机线圈匝数的最终确定。因此，采用单速驱动方式已满足电梯运行的需要。

计算曳引机曳引轮的转矩：

式中：Q-载重量320Kg

D-曳引轮直径0.27m

τ_井道-井道效率τ_井道＝0.85

k-曳引比  k＝2

$M=\frac{320}{2}\·\frac{0.27}{2}\·\frac{1}{2}\·\frac{1}{0.85}\×9.81N\·m$

$=124.64N\·m$

电机功率计算

                       M-转矩12.71kg.m

$N=\frac{n\·M}{975}$

$=\frac{50\×12.71}{975}=0.65\mathrm{kW}$

选择电机功率N′＝1.1kW

力矩放大倍数：

从上述内容可知，本实用新型的低速大转矩永磁电机结构简单、制造成本低、效率高和节能明显，可以实现低速大转矩的工作，特别适用于取代齿轮传动曳引机并进行单速驱动，是小型电梯及低速电梯拖动技术的重要突破。

当然，本实用新型除了上述实施方式之外，其它等同技术方案也应当在其保护范围之内。

Claims (6)

1、一种低速大转矩永磁电机，其特征在于：所述的电机为少槽少极结构，电机的安装结构为外转子或者内转子。

2、根据权利要求1所述的一种低速大转矩永磁电机，其特征在于：所述的电机结构为定子9槽，转子10极。

3、根据权利要求1所述的一种低速大转矩永磁电机，其特征在于：，转子永磁体为内置径向式或者切向式。

4、一种电梯无齿轮曳引机，包括曳引轮、电机及机械制动装置，电机的输出端与曳引轮连接，其特征在于：所述的电机为少槽少极结构，电机的安装结构为外转子或者内转子。

5、根据权利要求4所述的一种电梯无齿轮曳引机，其特征在于：所述的电机结构为定子9槽，转子10极。

6、根据权利要求4所述的一种电梯无齿轮曳引机，其特征在于：所述的转子永磁体为内置径向式或者切向式。

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