磁粉離合器在電梯調速系統中的應用
摘要：分析了常用電梯調速系統中存在的問題．應用磁粉離合器可定轉矩輸出、能實現無級調速特性．設計了一種應用干電梯的新型調速結構。
關量詞：電梯調速系統 磁粉離合器 定轉矩輸出 無級調速。
Abstract：This paper analyses the problem of the system of adjusting speed of elevator and applies specific of expert by constant moment and stepless regulation of magnetic particle clutch，designing a new type of the structure of adjusting speed of applying to elevator．
Key word：the system of adjusting。Peed about elevator；magnetic particle clutch；expert by constant moment；stepless speed regulation
隨著城市建筑業的發展，對高層建筑電梯的電機調速系統要求越來越高。既要求舒適感好、平層準確度高，又需要調速性能好、調速范圍大。常用的調速電機有交流電動機和直流電動機。交流電動機結構緊湊，維護簡單，價格較低，但舒適感較差，一般用載貨電梯，且調速范圍窄，所控制的電梯速度在1米／秒以下。直流電動機具有調速性能好，調速范圍大的特點，控制的電梯速度達4米／秒，但機組結構體積大，耗電多，維護工作量多，造價高，主要適用于電梯的額定速度在2米／秒或2米／秒以上的各類電梯上。1984年，第一臺用變頻變壓（VVVF）系統控制的電梯問世，所控制的速度可達6米／秒，體積小，重量輕，效率高+節省能源，但價格昂貴，調速范圍受到頻率變化影響，調速不可能從0-額定轉速+而從實際應用中看，還易引起故障。為此，我們根據磁粉離合器的工作特性，將其應用于電梯電機調速系統中+采用交流電動機驅動，達到直流電動機的調速效果，且具有體積小，重量輕，經濟、適用的特性。
1 設計方法及調速原理
現設計的電梯調速系統機構運動簡圖如圖l所示。這種結構主要有交流電動機、磁粉離合器、變速機構、卷筒、滑輪組等組成。與其它電梯調速系統相比較，不同之處在于采用普通交流電動機驅動，磁粉離合器參與調速。
對于交流電動機，轉速公式為n=60f1＊（1一s）／P（f1一電源頻率p一極對數 s一轉差率），如果均勻地改變定子的電源頻率，則可平滑地改變電動機的同步轉速。在許多情況下，需要保持調速時電動機的最大轉矩不變。周電動機轉矩m= k2（u1/f1（k2為常數，u1為定子繞組電壓，f1為定子供電電源頻率）．若要保證電磁轉矩為定值，即u1定值，則在改變電源顴率的同時，要求定供電電壓也要作相應的調整。
磁粉離合器的結構示意圖如圖2所示，其中1為金屬外筒，2為磁粉．3為勵磁線圈，4為電磁轉子．5為導電環。1與4之間留有少量間隙，一般為1．5—2mm，內裝極擻小的耐磨球狀磁性粉末，當勵磋線圈中無電流時，散抄似的粉柬不阻礙主從動件之間的楣對運動，離合器處于分離狀態；當通人電流時，電磁粉末即在磁場作用下被吸引磁化聚集，并沿氣隙磁路形成鏈狀固體，通過其結合力，將主從動件聯系起來，離合器即接合。
而在磁粉離合器調速系統中，如圖3所示，磁粉離合器轉矩的變化與勵磁電流基本呈線性關系，這樣就能通過電刷供電后，調節勵磁電流以準確地控制轉矩的大小，應答及時，并能顯示很好的重復性。而且，從圖4中看出，輸出轉矩對應于某一電流值，而與轉速無關，通過調整勵磁電流值，既可保持定轉矩輸出，又能自由改變轉矩值，從而得到更寬的調速范圍，當采用剩磁很少的工業純鐵制作磁粉離合器時，調速范圍可以從零至額定轉矩。
2 磁粉離合器調速系統主要技術參數及特點
現以3．7kw四級變頻調整速電機為例，比較磁粉離合器交流電機調速系統主要技術參數如下
關量詞：電梯調速系統 磁粉離合器 定轉矩輸出 無級調速。
The Application of Magnetic Particle Cluctch in the System
of Adjusting Speed of Elevator
ZHANG Li-jun ZHAO Wen
（Machinery ＆ Electricity Department，Yueyang Normal University，Hunan 414000 China）of Adjusting Speed of Elevator
ZHANG Li-jun ZHAO Wen
Abstract：This paper analyses the problem of the system of adjusting speed of elevator and applies specific of expert by constant moment and stepless regulation of magnetic particle clutch，designing a new type of the structure of adjusting speed of applying to elevator．
Key word：the system of adjusting。Peed about elevator；magnetic particle clutch；expert by constant moment；stepless speed regulation
隨著城市建筑業的發展，對高層建筑電梯的電機調速系統要求越來越高。既要求舒適感好、平層準確度高，又需要調速性能好、調速范圍大。常用的調速電機有交流電動機和直流電動機。交流電動機結構緊湊，維護簡單，價格較低，但舒適感較差，一般用載貨電梯，且調速范圍窄，所控制的電梯速度在1米／秒以下。直流電動機具有調速性能好，調速范圍大的特點，控制的電梯速度達4米／秒，但機組結構體積大，耗電多，維護工作量多，造價高，主要適用于電梯的額定速度在2米／秒或2米／秒以上的各類電梯上。1984年，第一臺用變頻變壓（VVVF）系統控制的電梯問世，所控制的速度可達6米／秒，體積小，重量輕，效率高+節省能源，但價格昂貴，調速范圍受到頻率變化影響，調速不可能從0-額定轉速+而從實際應用中看，還易引起故障。為此，我們根據磁粉離合器的工作特性，將其應用于電梯電機調速系統中+采用交流電動機驅動，達到直流電動機的調速效果，且具有體積小，重量輕，經濟、適用的特性。
1 設計方法及調速原理
現設計的電梯調速系統機構運動簡圖如圖l所示。這種結構主要有交流電動機、磁粉離合器、變速機構、卷筒、滑輪組等組成。與其它電梯調速系統相比較，不同之處在于采用普通交流電動機驅動，磁粉離合器參與調速。
對于交流電動機，轉速公式為n=60f1＊（1一s）／P（f1一電源頻率p一極對數 s一轉差率），如果均勻地改變定子的電源頻率，則可平滑地改變電動機的同步轉速。在許多情況下，需要保持調速時電動機的最大轉矩不變。周電動機轉矩m= k2（u1/f1（k2為常數，u1為定子繞組電壓，f1為定子供電電源頻率）．若要保證電磁轉矩為定值，即u1定值，則在改變電源顴率的同時，要求定供電電壓也要作相應的調整。
磁粉離合器的結構示意圖如圖2所示，其中1為金屬外筒，2為磁粉．3為勵磁線圈，4為電磁轉子．5為導電環。1與4之間留有少量間隙，一般為1．5—2mm，內裝極擻小的耐磨球狀磁性粉末，當勵磋線圈中無電流時，散抄似的粉柬不阻礙主從動件之間的楣對運動，離合器處于分離狀態；當通人電流時，電磁粉末即在磁場作用下被吸引磁化聚集，并沿氣隙磁路形成鏈狀固體，通過其結合力，將主從動件聯系起來，離合器即接合。
而在磁粉離合器調速系統中，如圖3所示，磁粉離合器轉矩的變化與勵磁電流基本呈線性關系，這樣就能通過電刷供電后，調節勵磁電流以準確地控制轉矩的大小，應答及時，并能顯示很好的重復性。而且，從圖4中看出，輸出轉矩對應于某一電流值，而與轉速無關，通過調整勵磁電流值，既可保持定轉矩輸出，又能自由改變轉矩值，從而得到更寬的調速范圍，當采用剩磁很少的工業純鐵制作磁粉離合器時，調速范圍可以從零至額定轉矩。
2 磁粉離合器調速系統主要技術參數及特點
現以3．7kw四級變頻調整速電機為例，比較磁粉離合器交流電機調速系統主要技術參數如下
從以上結果可知，磁粉離臺器電機調速系統有調整范圍大，結構簡單，安全可靠，應答迅速，體積小重量輕，價格便宜等優點。且由于轉矩對應于某一電流i值并重復性能好，可以很好地實現轉矩控制，電機輸出有負載時，能精確控制轉速。
參考文獻
[1]西北工業大學機槭原理晟機械零件教研組．機械設計基礎[M]．北京：人民教育出版杜，1979
[2]李秩耕電梯的使用與保養[M]北京：中國勞動出版社。1990．
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