無(wú)齒輪永磁同步曳引電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、低損耗和高效率等特點(diǎn)，被應(yīng)用于高速電梯牽引系統(tǒng)。無(wú)齒輪永磁同步曳引機(jī)采用扁平、盤(pán)式外形，直接帶動(dòng)曳引輪曳引電梯運(yùn)行，無(wú)需機(jī)械減速機(jī)構(gòu)，使得無(wú)齒輪曳引機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)變得非常簡(jiǎn)單，曳引機(jī)安裝在與曳引繩相同的平面內(nèi)，變頻器則可置于頂層的電梯門(mén)內(nèi)，可省去機(jī)房，降低建筑成本；無(wú)齒輪永磁同步曳引電動(dòng)機(jī)高效節(jié)能，與傳統(tǒng)蝸輪副傳動(dòng)曳引機(jī)相比節(jié)能達(dá)40 % 左右，無(wú)需潤(rùn)滑油和不存在齒輪故障等問(wèn)題，超速自動(dòng)保護(hù)功能讓高速電梯更加安全、可靠；具有低速大轉(zhuǎn)矩、重載啟動(dòng)速度快、低噪音、安裝和維護(hù)方便、節(jié)省機(jī)房空間等優(yōu)點(diǎn)。目前無(wú)齒輪永磁同步曳引電動(dòng)機(jī)已實(shí)現(xiàn)了大功率、高轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩、智能保護(hù)系統(tǒng)等特性，單臺(tái)容量可達(dá)1 000 kW，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)300 000 r / min，最低轉(zhuǎn)速可低于0. 01 r / min，能夠滿(mǎn)足超高速電梯啟動(dòng)時(shí)對(duì)功率的要求。
通用VVVF電梯變頻器系統(tǒng)存在功率因數(shù)低、網(wǎng)側(cè)諧波污染嚴(yán)重及無(wú)法實(shí)現(xiàn)能量的再生利用等缺點(diǎn)?？臻g矢量PWM（SVPWM）方法和載波調(diào)制等方法不同，它是從電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā)，著眼于如何使電機(jī)獲得幅值恒定的圓形磁場(chǎng)，即正弦磁通。它以三相對(duì)稱(chēng)正弦波電壓供電時(shí)交流電動(dòng)機(jī)的理想磁通圓為基準(zhǔn)，用變換器不同的開(kāi)關(guān)模式所產(chǎn)生實(shí)際磁通去逼近基準(zhǔn)圓磁通，由于它們比較的結(jié)果決定逆變器的開(kāi)關(guān)，形成PWM波形，空間矢量PWM方法是基于三相系統(tǒng)的空間矢量模型，從時(shí)間平均的意義上合成矢量，并以此為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行PWM控制計(jì)算，并且具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，噪音低，電壓利用率高的優(yōu)點(diǎn)。
采用雙SVPWM變換器，提高了功率因數(shù)、減少了網(wǎng)側(cè)諧波污染，實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，可將曳引電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電能回收、再利用。
轎廂內(nèi)噪音和氣壓是影響高速電梯運(yùn)行的重要因素，高速電梯瞬間快速上升和下降會(huì)造成轎廂內(nèi)氣壓的劇烈變化，使乘客感到很不舒服。為抑制轎廂內(nèi)噪音和氣壓可采用如下措施：
a. 在轎廂頂部和底部設(shè)置整流罩，高速啟動(dòng)或運(yùn)行時(shí)可以有效降低風(fēng)阻氣壓、減小轎廂內(nèi)噪音。
b. 借用建筑結(jié)構(gòu)材料中的吸音原理，可以對(duì)轎廂板進(jìn)行振動(dòng)吸音設(shè)計(jì)，采用吸音性較強(qiáng)的低密度板，也可采用內(nèi)部真空的雙層板壁壓制而成，有效降低運(yùn)行噪聲。
c. 優(yōu)化轎廂的外觀(guān)形狀，圓柱形轎廂會(huì)產(chǎn)生較小的風(fēng)阻和噪聲，利用高速電梯實(shí)驗(yàn)塔進(jìn)行啟動(dòng)和高速運(yùn)行過(guò)程中風(fēng)阻和噪音測(cè)試，采用優(yōu)化的轎廂形狀可以有效地減小轎廂內(nèi)噪音和氣壓。
d. 完全氣密式轎廂設(shè)計(jì)，轎廂內(nèi)設(shè)置智能氣壓控制裝置，通過(guò)氣動(dòng)傳感器實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)轎廂內(nèi)氣壓大小，能夠有效抑制氣壓急劇變化產(chǎn)生的不舒適感。
導(dǎo)軌和轎廂之間振動(dòng)直接影響到電梯的高速度，采用低速電梯中導(dǎo)輪內(nèi)的彈簧進(jìn)行減振已無(wú)法滿(mǎn)足要求。借鑒高鐵中減振降噪的環(huán)境，結(jié)合高速電梯導(dǎo)軌的運(yùn)行狀態(tài)，在轎廂和導(dǎo)軌之間通過(guò)導(dǎo)靴或滾動(dòng)導(dǎo)輪接觸，超導(dǎo)導(dǎo)靴的應(yīng)用已成為高速電梯減振的關(guān)鍵因素。
借鑒汽車(chē)保險(xiǎn)杠的原理，為有效減少蹲地時(shí)對(duì)轎廂的沖擊，在轎廂底部設(shè)計(jì)安裝U型的保護(hù)底梁，當(dāng)轎廂發(fā)生蹲底時(shí)，保護(hù)底梁發(fā)生塑性形變，吸收多余能量，更可靠保護(hù)轎廂內(nèi)乘客的安全。
超高層電梯對(duì)群控系統(tǒng)提出了更高的要求，為縮短乘客等待時(shí)間，優(yōu)化電梯運(yùn)行配置，采用優(yōu)化的群控算法實(shí)現(xiàn)高速電梯的運(yùn)行十分必要。目前超高層建筑均配備了幾十臺(tái)以上的電梯（上海中心大廈安裝了106臺(tái)電梯），多部電梯可以分區(qū)設(shè)置群控子系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲得電梯各站的呼叫信息及電梯的位置、方向、開(kāi)閉狀態(tài)等狀態(tài)，能夠更好地實(shí)現(xiàn)大廳預(yù)約電梯系統(tǒng)、停靠站及達(dá)到兩端站臺(tái)的加減速優(yōu)化控制，達(dá)到目的層時(shí)間顯示等功能。群控算法主要有：
a. 模糊專(zhuān)家系統(tǒng)電梯群控方法。采用模糊理論和專(zhuān)家系統(tǒng)結(jié)合的方法，以減小等待時(shí)間和乘梯時(shí)間為目標(biāo)，確定響應(yīng)層呼叫最佳轎廂和運(yùn)行方案，提高了群控系統(tǒng)的靈活性。
b. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)電梯群控方法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由多變量的輸入層、自調(diào)節(jié)的中間層和輸出決策層組成，網(wǎng)絡(luò)具有自學(xué)習(xí)及隨交通環(huán)境變化及時(shí)調(diào)整的功能，能夠獲得最優(yōu)的調(diào)度方法。
c. 遺傳算法系統(tǒng)電梯群控方法。遺傳算法基于自然選擇的原理，是解決復(fù)雜電梯調(diào)度問(wèn)題的最優(yōu)解決方法。
日本三菱電梯公司的AI - 2200系統(tǒng)、迅達(dá)電梯公司的Miconic VXTM / AITP系統(tǒng)均采用上述幾種群控算法的結(jié)合，以解決超高層建筑電梯的復(fù)雜調(diào)配問(wèn)題。
作者信息：
岳云濤，北京建筑大學(xué)，副教授，電氣工程系主任。
王貴忠，北京市工貿(mào)技師學(xué)院，維修電工高級(jí)技師，一級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師。
寇兆一，北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)投資開(kāi)發(fā)總公司，助理工程師，機(jī)電項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。
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