LY型无机房电梯的设计研究

陆跃俭

随着人们对居住条件提出的新要求，电梯逐渐向占用空间小、建筑成本低的方向发展。本文设计了一种LY型无机房电梯，其工作原理为电梯控制器根据触发指令，控制安装在井道一侧的永磁同步电机正向或方向旋转，钢丝绳在对重作用下，拖动轿厢上下移动，使得轿厢停留在制定位置。所设计的LY无机最大载重载荷为1000kg，最高运行速度为1.75m/s，底坑高度只有1200mm。

无机房电梯是电梯技术的一次重大变革，其与传统有机房电梯的主要区别在于不需要建筑物提供封闭的专用机房安装电梯驱动主机、控制柜、限速器等设备，而是利用现代化生产技术将机房内设备在保存原有性能的前提下小型化，并将原机房中的曳引机、控制柜、限速器等移动到井道顶部或侧部，以满足客户对建筑物高度和屋顶的特殊要求的一种电梯。

第一台无机房电梯是在意大利制造的，由于受到使用环境的限制，只将电梯主机跨井道布置在井道底部，利用辊轮上、下提升。上个世纪90年代开始，美国OTIS、瑞士Schindler、芬兰Kone等分别研制了直线电机系统型、摩擦轮驱动型和基于蝶式马达技术型无机房电梯，极大的丰富了无机房电梯的应用市场。近年来，日本及欧洲等许多国家有近75%新安装电梯为无机房电梯。国内无机房电梯发展同样迅速，但是由于国内市场上大多数的无机房电梯井道尺寸较大，轿厢尺寸较小，且顶层和底坑要求较高，对无机房电梯的设计及安装都提出了较高的要求。

为了满足现在社会发展的需求，尤其是房地产追求最小井道、最大轿厢的要求，本文设计了一种LY型的无机房电梯，详细介绍了LY型无机房电梯的整体结构及工作原理，并在此基础上介绍了各关键部件及使用性能指标，最后通过实际安装，验证该套无机房电梯的可行性。

LY型无机房电梯整体结构

本文所设计的LY型无机房电梯总体结构如图1所示，主要包括：永磁同步曳引机、承重梁、钢丝绳、导轨、对重、对重导轨、控制器、轿厢及缓冲器等关键部件组成。

在某一井道内，永磁同步电机在承重梁的支撑下安装在井道上侧壁，钢丝绳通过永磁同步电机分别连接轿预轮和对重，在导轨作用下保证轿厢上下垂直运动。同时在井道上、下方分别安装有限速器，上、下极限位控制器，张紧装置、缓冲器等保护装置等。当某一层用户按下外控制面板时，电梯控制器根据触发指令，控制永磁同步电机正向或方向旋转，钢丝绳在对重作用下，使得轿厢上下移动，当到达指定层时，控制器发送停止指令，使得轿厢停留在指定位置。

LY型无机房电梯关键部件

曳引系统

包括曳引机、制动器和曳引轮。曳引机采用永磁同步内转子无齿轮曳引技术，因省去了中间齿轮传动机构使机体尺寸大幅缩小，大大降低噪音（较有齿轮结构降低5-10分贝），同时不需要润滑，减小了废油对环境的污染和废热污染。永磁同步内转子无齿轮曳引内置编码系统使得检修和维护更加方便。制动器使用稳定性较高、结构更好的盘式制动器，由于采用永磁同步内转子无齿轮曳引机，其制动器安装于电机背部，有效减小了曳引系统的整体尺寸。曳引轮安装在曳引机输出轴，在使用过程中主要靠曳引绳和曳引轮槽摩擦力驱动或停止电梯的装置，本设计所使用曳引轮为OT60-2球墨铸铁加工而成，其绳槽为V型槽，槽数为6个。图2为曳引系统安装照片。

轿厢

轿厢整体结构如图3所示，包括上梁、导靴、上置式曳引轮、风机、轿厢门、梁、安全钳、一体式安全钳提拉机构等部件。 轿厢位于中部，顶部安装导靴、轿顶返绳轮、轿厢定位机构和风机等部件，轿厢两侧装有侧梁，底部装有减振垫、安全钳、一体式安全钳机构和导靴等。为了增大电机的输出扭矩，返绳轮采用机房上置轮，并采用曳引比2：1绕绳方式，返绳轮上置有效的降低底坑深度，适用于室外加装电梯。所设计的LY型无机房电梯轿厢整体尺寸为1350mm×1400mm×2200mm（宽×深×高），满足小井道、大载重的需求。

智能化门机控制系统

为了增加安全及操作的方便性能，使用了永磁同步門机系统。该套系统具有高效节能、运行可靠、断电保护、调试简单、精确控制、自动复位等特点。采用永磁同步电机，提高了电机的输出力矩，有效降低了电能的损耗；为了保证运行稳定性，采用软硬件放错措施，位置丢失后能自动校正；当电梯意外断电时，无论门开到什么位置，都会在保护作用下慢慢关门；开关门曲线自动生成，通过按钮即可快捷调试；门电机通过编码器控制，精确度可达0.0345mm：电梯意外断电后再通电时，门机系统自动复位运行，不需重新设置

数据库管理系统

为了增加对所设计电梯运行过程的监测，开发了数据库管理系统，其上位机监测界面如图4所示。

如上图所示，该套数据库管理随时查询每台电梯的基本信息资料，包括：曳引机运行电压、运行电流、制动器状态、曳引轮转速、安全钳状态、轿厢运行楼层、载重等各方面信息。同时该套系统可建立电梯运行电梯健康档案，方便查看电梯历史运行记录，对电梯的运行状态有较为全面的了解。该套系统也记录电梯维修保养情况，为维保单位的维保过程提供可靠的保障。

应用实例

根据设计方案，结合实际工况场合制造了LY型无机房电梯实物，并成功安装于包括哈萨克斯坦世博园、淮安生态新城西片区小学等多个场合。图5为LY型无机房电梯的实际安装现场照片。

本文设计了一种应用于中小场合的LY型无机房电梯，其轿厢宽度为1350mm，深度为1400mm，高度为2200mm，载重为800Kg，本套无机房电梯系统解决了无机房客梯井道面积大但轿厢面积小问题。该套系统配备了永磁同步内转子无齿轮曳引系统、智能化门机控制系统以及数据库管理系统，极大的满足了市场对电梯安全及高效的电梯使用要求。