机电一体化在电梯的应用

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摘要：将机电一体化技术融入电梯中，可以有效提升电梯性能，并且满足人们对电梯舒适、安全性以及高效性的要求。对机电一体化技术进行研究，讨论其发展前景广阔，希望能够为相关专业提供可以参考的理论依据。

关键词：机电一体化;电梯;系统控制

随着城市建设快速发展，建筑行业异军突起，高层与超高层建筑数量日益增加，电梯便成为了我们生活中必不可少的垂直运行交通工具，为我们生活提供了极大便利，电梯的安全、舒适且高效性能成为人们关注的重点。将机电一体化技术应用于电梯制造与运行中，不仅提高了电梯安全性、高效性和舒适性，还提升了电梯技术水平和用户满意度。

1机电一体化技术概述

在系统科学理论分析中，机电一体化即是把机械、电子以及信息等相关技术融为一体，在系统运行中实现产品最优化。近年来，电子信息行业飞速发展，计算机技术不断更新换代，使得机电一体化技术日益进步和成熟。早期，电梯依靠沉重且运行缓慢的齿轮调速箱进行调速，随着技术发展，轻便的转置更有助于电梯运行，通过计算机软件精密计算，可以调整电梯运行速度，保证电梯高效、安全运行。因此，通过机械、电子和软硬件的相互融合渗透，可以构建出性能和运行效果最优的电梯产品。机电一体化应用于电梯，不仅可以使得电梯结构更为科学合理，还能够增强系统功能，提高安全性和可靠性，提升用户满意度。

2电梯的基本结构

电梯是一款构造极其复杂的大型机械，是机械与电力的高度结合。随着电子信息技术快速发展，电梯开始向着节能、安全、舒适和智能方向不断发展。目前我国所使用的电梯在从结构上可分为拖动模块、曳动模块、电梯导向模块、安全保护模块和电气监控模块等部分。

3机电一体化技术在电梯中的应用

随着社会发展和科技进步，人们对电梯品质提出了更高要求，即更注重安全性、舒适性、高效性、平稳性和人性化，此外还要确保电梯制造低成本、空间占据体积小以及易于维护等性能。机电一体化技术包含了变频技术、智能控制技术、节能减排技术、通信技术及新材料应用，机电一体化在电梯中的应用已经成为当前发展主流方向。本文将重点介绍机电一体化技术在电梯中不同结构系统中的具体应用情况。3.1曳引模块。曳引模块是实现动力输出及能量传递的结构，可使得电梯能够垂直运行。曳引机又称为电梯主机，其中永磁同步电动机低速大转矩的特性，使得不需要再设置单独减速装置便可实现低速稳定运行，永磁同步电动机的应用是继VVVF技术后，电梯行业又一次技术革命。永磁同步无齿轮曳引机能够有效减少污染，提高电梯安全性，降低电梯的维护频率，大大减少了电梯成本投入。相较于交流异步电动机中的拖动模块，永磁同步无齿轮曳引机主要表现出以下几点明显的优越性。第一，响应迅速，噪音小。永磁同步无齿轮曳引机应用无齿轮曳引技术，使机械转矩波动小，转速平稳，改变了传统庞大机械传动系统反应慢的特点，实现了动态精确快速响应。第二，体积减小，重量轻便。由于采用永磁材料，避免了同容量下异步电机在体积和重量上的弊端，更加突出了体积小、重量轻的特点，真正做到了无机房化，建筑面积大大减小，使得维护更为方便。第三，低耗损，效率大大提升。永磁同步电动机由于没有励磁电流，减少了无功电流分量，功率因数明显提高，电负荷也相应减少。3.2电气工程模块。在电梯控制方面，电气工程模块由拖动模块的调速控制和选层模块逻辑控制共同组成。电梯一体化控制模块促进了驱动系统、电梯管理及控制系统集成，具有结构紧凑、安装简便、维护便捷以及节能环保等特点，受到人们广泛青睐。3.2.1高集成的一体化控制器。以DA7000系列电梯一体化驱动控制集成装置为例进行分析，该电梯采用双32位网络化且智能的串行通讯电梯专用一体化控制系统。相关机电一体化技术包括以下几点内容。第一，机械化技术。通过控制驱动架构一体化，让装置结构更为紧凑，使用更为便捷；第二，控制技术。智能型控制系统将覆盖于整个电脑，并使用32位双CPU并行通信，根本目的是提高数据交换速率，使用直接停靠及轿厢位移记忆技术，实现精准快速定位，并且在电梯停站时确保可以做到提前开门与平层安全，让乘客拥有更优质的乘坐体验；第三，驱动技术。永磁同步电动机使用变频电源进行驱动，利用旋转编码器及驱动控制单元获取和调整电梯运行情况，并根据人体舒适感来调节运行速度。新型PWM死区补偿技术，让电机在运行中更为节能环保。第四，信息处理技术。使用高速数字式信号处理系统，能够灵敏控制曳引机速度，适时调整电流大小和相位，确保电梯能够平稳运行。3.2.2超高速的串行通讯。电梯控制系统同时接收并处理数百个信号，属于复杂的逻辑控制系统。新型电梯控制系统使用CAN总线技术，用一对双绞线网络拓扑结构连接各个控制器，有效降低了控制器信号线数量。CAN总线用于数据传输，可以提升传输速率，降低成本，提高可靠性。对于不同楼层，电梯不需要改变主控制器硬件，只需加入相应数目的呼梯控制器即可。3.3节能环保装置。3.3.1能量再生回馈装置。永磁同步电机采用能量回馈技术，减少了电梯能源损耗。电梯在空载上行及满载下行时，都处于发电状态，采用回馈制动，可将已经消耗掉的30%能量回收并再次使用，真正做到节能环保。3.3.2软件控制。搭建可以实时控制交通模式，可以增加每一次运载量，同时减少运行次数与电梯停站次数。另外，可以运用仿真软件，确定电梯在楼层间的最佳运行线路，提升乘客体验感，同时还能降低能量损耗。3.3.3轿内照明。轿内照明采用自动照明技术，在无人使用状态下轿内将处于黑暗状态，节能省电。灯具使用直流驱动的LED照明，较于传统光源能够点亮节能将超过80%。

4电梯技术在未来发展趋势

机电一体化技术应用于电梯已经成为目前电梯技术发展的主流趋势，智能化、高效性、舒适性及安全性能将成为研究的主要方向。首先，更加智能化。随着信息技术快速发展，智能化成为电梯企业转型改革的主要方向。电梯服务更为人性化，通过运用神经网络、模糊理论、人工智能技术及遗传算法等技术，让电梯不再局限于“时间最短”，而成为更优质的服务工具。其次，超高速电梯。电子信息技术的高速发展，使得曳引式超高速电梯朝着高性能微处理器、超大容量电动机、新式滚轮导靴以及减振技术等方向持续加速发展。最后，绿色电梯。环保是人们关注的一大热点问题，电梯环保性能要渗透到电梯生产制造到安装使用的各个阶段，实现绿色装潢材料、电梯节能、提升电磁兼容性、降低噪声以及建筑物协调统一的目的。

5结语

机电一体化在电梯中广泛应用，使得电梯运行更为平稳、可靠，且节能降损性能更为显著。随着机电一体化应用逐步深入，电梯也将逐渐向着更智能化、更节能环保的方向发展，人们乘坐电梯将会更加舒适与安全。

参考文献

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作者:余靖华 单位:武汉船舶职业技术学院