LY型無機房電梯的設計研究

陸躍儉

隨著人們對居住條件提出的新要求，電梯逐漸向占用空間小、建筑成本低的方向發展。本文設計了一種LY型無機房電梯，其工作原理為電梯控制器根據觸發指令，控制安裝在井道一側的永磁同步電機正向或方向旋轉，鋼絲繩在對重作用下，拖動轎廂上下移動，使得轎廂停留在制定位置。所設計的LY無機最大載重載荷為1000kg，最高運行速度為1.75m/s，底坑高度只有1200mm。

無機房電梯是電梯技術的一次重大變革，其與傳統有機房電梯的主要區別在于不需要建筑物提供封閉的專用機房安裝電梯驅動主機、控制柜、限速器等設備，而是利用現代化生產技術將機房內設備在保存原有性能的前提下小型化，并將原機房中的曳引機、控制柜、限速器等移動到井道頂部或側部，以滿足客戶對建筑物高度和屋頂的特殊要求的一種電梯。

第一臺無機房電梯是在意大利制造的，由于受到使用環境的限制，只將電梯主機跨井道布置在井道底部，利用輥輪上、下提升。上個世紀90年代開始，美國OTIS、瑞士Schindler、芬蘭Kone等分別研制了直線電機系統型、摩擦輪驅動型和基于蝶式馬達技術型無機房電梯，極大的豐富了無機房電梯的應用市場。近年來，日本及歐洲等許多國家有近75%新安裝電梯為無機房電梯。國內無機房電梯發展同樣迅速，但是由于國內市場上大多數的無機房電梯井道尺寸較大，轎廂尺寸較小，且頂層和底坑要求較高，對無機房電梯的設計及安裝都提出了較高的要求。

為了滿足現在社會發展的需求，尤其是房地產追求最小井道、最大轎廂的要求，本文設計了一種LY型的無機房電梯，詳細介紹了LY型無機房電梯的整體結構及工作原理，并在此基礎上介紹了各關鍵部件及使用性能指標，最后通過實際安裝，驗證該套無機房電梯的可行性。

LY型無機房電梯整體結構

本文所設計的LY型無機房電梯總體結構如圖1所示，主要包括：永磁同步曳引機、承重梁、鋼絲繩、導軌、對重、對重導軌、控制器、轎廂及緩沖器等關鍵部件組成。

在某一井道內，永磁同步電機在承重梁的支撐下安裝在井道上側壁，鋼絲繩通過永磁同步電機分別連接轎預輪和對重，在導軌作用下保證轎廂上下垂直運動。同時在井道上、下方分別安裝有限速器，上、下極限位控制器，張緊裝置、緩沖器等保護裝置等。當某一層用戶按下外控制面板時，電梯控制器根據觸發指令，控制永磁同步電機正向或方向旋轉，鋼絲繩在對重作用下，使得轎廂上下移動，當到達指定層時，控制器發送停止指令，使得轎廂停留在指定位置。

LY型無機房電梯關鍵部件

曳引系統

包括曳引機、制動器和曳引輪。曳引機采用永磁同步內轉子無齒輪曳引技術，因省去了中間齒輪傳動機構使機體尺寸大幅縮小，大大降低噪音（較有齒輪結構降低5-10分貝），同時不需要潤滑，減小了廢油對環境的污染和廢熱污染。永磁同步內轉子無齒輪曳引內置編碼系統使得檢修和維護更加方便。制動器使用穩定性較高、結構更好的盤式制動器，由于采用永磁同步內轉子無齒輪曳引機，其制動器安裝于電機背部，有效減小了曳引系統的整體尺寸。曳引輪安裝在曳引機輸出軸，在使用過程中主要靠曳引繩和曳引輪槽摩擦力驅動或停止電梯的裝置，本設計所使用曳引輪為OT60-2球墨鑄鐵加工而成，其繩槽為V型槽，槽數為6個。圖2為曳引系統安裝照片。

轎廂

轎廂整體結構如圖3所示，包括上梁、導靴、上置式曳引輪、風機、轎廂門、梁、安全鉗、一體式安全鉗提拉機構等部件。 轎廂位于中部，頂部安裝導靴、轎頂返繩輪、轎廂定位機構和風機等部件，轎廂兩側裝有側梁，底部裝有減振墊、安全鉗、一體式安全鉗機構和導靴等。為了增大電機的輸出扭矩，返繩輪采用機房上置輪，并采用曳引比2：1繞繩方式，返繩輪上置有效的降低底坑深度，適用于室外加裝電梯。所設計的LY型無機房電梯轎廂整體尺寸為1350mm×1400mm×2200mm（寬×深×高），滿足小井道、大載重的需求。

智能化門機控制系統

為了增加安全及操作的方便性能，使用了永磁同步門機系統。該套系統具有高效節能、運行可靠、斷電保護、調試簡單、精確控制、自動復位等特點。采用永磁同步電機，提高了電機的輸出力矩，有效降低了電能的損耗；為了保證運行穩定性，采用軟硬件放錯措施，位置丟失后能自動校正；當電梯意外斷電時，無論門開到什么位置，都會在保護作用下慢慢關門；開關門曲線自動生成，通過按鈕即可快捷調試；門電機通過編碼器控制，精確度可達0.0345mm：電梯意外斷電后再通電時，門機系統自動復位運行，不需重新設置

數據庫管理系統

為了增加對所設計電梯運行過程的監測，開發了數據庫管理系統，其上位機監測界面如圖4所示。

如上圖所示，該套數據庫管理隨時查詢每臺電梯的基本信息資料，包括：曳引機運行電壓、運行電流、制動器狀態、曳引輪轉速、安全鉗狀態、轎廂運行樓層、載重等各方面信息。同時該套系統可建立電梯運行電梯健康檔案，方便查看電梯歷史運行記錄，對電梯的運行狀態有較為全面的了解。該套系統也記錄電梯維修保養情況，為維保單位的維保過程提供可靠的保障。

應用實例

根據設計方案，結合實際工況場合制造了LY型無機房電梯實物，并成功安裝于包括哈薩克斯坦世博園、淮安生態新城西片區小學等多個場合。圖5為LY型無機房電梯的實際安裝現場照片。

本文設計了一種應用于中小場合的LY型無機房電梯，其轎廂寬度為1350mm，深度為1400mm，高度為2200mm，載重為800Kg，本套無機房電梯系統解決了無機房客梯井道面積大但轎廂面積小問題。該套系統配備了永磁同步內轉子無齒輪曳引系統、智能化門機控制系統以及數據庫管理系統，極大的滿足了市場對電梯安全及高效的電梯使用要求。