电梯技术中的旋转编码器

海德汉旋转编码器产品回顾 

可以实现电梯效率提升，以增加负载能力，同时减少所需的安装空间； 在提高横动速度的同时降低噪音； 延长维护间隔； 尽管性能有所提高，但仍能减少环境污染。

采用的驱动技术是实现这些目标的重要因素。 几年前，大批量产品仍采用变频齿轮电机和液压装置（带泵的电机）的驱动设计，但该技术在 1990 年代后期转变为直接驱动（永磁驱动的高磁极同步电机） -对数），也称为力矩电机。

由于免维护和力矩电机的功率密度，还可以将它们集成到电梯井中，而无需机房。 这个选项受到建筑师和业主的欢迎，因为它使他们能够实现新的建筑设计和节约。

这些电机的技术经常需要绝对位置值来确定转子位置，以便以正确的相位控制电机电流。 此外，这些驱动设计的额定速度相对较低（60 至 1,500 rpm），因此必须进行高分辨率位置采集才能满足较短的控制周期时间。

电梯行业一直在朝着无摩擦力学和数字诊断的方向发展。 编码器和反馈技术已经可用，并将在全球建筑物的这种转变中发挥巨大作用。

电梯旋转编码器

海德汉凭借其广泛的旋转编码器产品系列，故事开始变得有趣起来。 由于这些要求，ExN 13xx 系列的旋转编码器是为机床和印刷机所需的高质量驱动控制而开发的，也可以在当今不断变化的电梯驱动技术中得到应用。 为了能够承受电梯井的环境条件（例如混凝土灰尘），一些编码器必须进行修改以获得更高的防护等级（密封外壳并使用密封滚珠轴承）。 这与市场要求在不使用延长线的情况下提供来自编码器的大电缆长度（最长 10 m）。

因此，在研发费用相对较少的情况下，用于伺服电机的旋转编码器变成了 ERN 487 和 ECN 413，这些编码器经过优化，可用于电梯电机。 此外，编码器的简单、纯轴向安装允许在安装了制动器的电机设计中实现流线型集成。 除了 ExN 13xx/4xx 系列编码器已在中低电机功率范围内确立了自己的地位，制造商还将 ExN 1xx 系列编码器用于高层建筑。

经过多年的进一步发展，编码器可用于电梯行业中各种电机设计的反馈控制，例如内部、外部或盘式电机。

电梯电机控制的最重要特性

• 刚性轴连接
• 旋转编码器联轴器的高机械固有频率
• 宽跳动公差
• 易于安装
• 对于绝对编码器，高性能双向接口，如 EnDat

带有诊断和反馈功能的电梯旋转编码器

在不久的将来，将不再需要微动开关来监控制动释放。 这是因为像 KCI 419 Dplus 旋转编码器这样的编码器不仅提供位置反馈，还提供额外的监控数据。

目前，电梯制动器通过单独的微动开关进行监控。 除了传输旋转位置值外，这种感应式旋转编码器还测量轴向行程量。 当与制动器的衔铁板机械耦合时，可检测制动行程。

得益于温度监控和全面的在线自诊断功能，KCI 419 Dplus 等编码器显着提高了可用性和安全性。 由于直接靠近电机和制动器，编码器无需额外传感器或电缆即可提供有意义的温度监测数据。 然后，温度数据可用于查明磨损、计划维护和预测故障的发生。

电梯井道复制用旋转编码器

轴复制用于确保电梯轿厢的无冲击制动和精确定位。 这些系统测量汽车的位置并将其转发给控制系统。 增量式旋转编码器，尤其是绝对式旋转编码器，是该应用的理想选择。 这些编码器可实现数字轴复制，具有明显的控制技术和安装优势。

使用绝对多圈旋转编码器进行位置检测的关键优势是汽车绝对位置的持续可用性（即使在电源故障之后）。 由于实际位置值随时可用，因此汽车可以快速接近目的地。 带有 EQN 400 的轴承组件专门用于轴仿形。 电梯轿厢位置通常通过齿形带和偏转轮来测量。 由于轴承组件，产生的力与旋转编码器的精密轴承分离，防止编码器过载。

电梯门电机的旋转编码器

在电梯容量大、客流量大的高层建筑中，更短的停车时间是一个重要目标，可以运送更多的乘客。 处理建筑物客流量的一个关键因素是正确的电梯门操作。 以最小的噪音快速、精确地打开和关闭需要伺服控制的门电机。 紧凑型旋转编码器特别适用于速度和位置反馈。

电梯的未来是无齿轮、无电缆和水平的

现代电缆捆绑式电梯的设计有两个重大限制：由于电缆本身的重量，几乎不可能进一步增加运行高度，并且通常只有一个轿厢可以上下电梯井. 这极大地限制了可以运输的乘客数量。

近年来对电梯技术的需求要求更高的速度、更高的井道、更小的占地面积和更低的运营成本。 为了接听这些电话，电梯制造商正在考虑建造无电缆电梯的方法。 这一技术理念借鉴了德国开发的高速磁悬浮列车 Transrapid。 同样，未来的电梯将借助直接直线电机技术提供动力。

驾驶室装有无源磁铁，有源定子被分成多个部分，位于电梯井中。 通过适当地向这些单独的部分提供电流，多个驾驶室可以在竖井内相互独立地行驶。

永磁同步电机由于其较高的功率密度而经常被使用。 根据控制策略，这些电机可能需要绝对位置反馈来进行正确的转子位置控制。 大多数要求苛刻的驱动系统还需要将高分辨率旋转编码器集成到控制回路中作为位置编码器，用于测量实际速度。

具有适当反馈的无齿轮电梯电机系统的好处

• 低振动和低噪音
• 无机房 (MRL) 电梯减少了空间需求 
• 舒适的乘坐特性
• 能耗低
• 低维护和无油

水平运输用线性编码器

除了垂直运动之外，无齿轮、无电缆概念还允许水平运动。 这种水平运动使得在大型大型建筑和庞大但相连的建筑群中使用新技术来处理越来越长的水平距离成为可能。

直线运动期间电机控制面临的主要挑战是导轨偏差所需的公差，因为控制必须同时提供高信号质量来控制直接驱动。 只有出色的测量信号才能减少振动、允许动态运动并显着提高速度稳定性，同时避免产生额外的热量。

LINA 200 等线性编码器专为无电缆电梯设计。 初步测试表明，6 m/s 的行进速度很容易实现，在实验室中，LINA 200 以高达 18 m/s 的速度提供可靠的位置值。 在低速以及停止后加速和停止前制动期间，在大约 18 mm 的测量长度上的高分辨率位置值（600 位）确保了非常舒适和温和的运动。

电梯行业一直在朝着无摩擦力学和数字诊断的方向发展。 编码器和反馈技术已经可用，并将在全球建筑物的这种转变中发挥巨大作用。

原文发表： 电梯技术中的海德汉旋转编码器

也可以参考： 更高一级：电梯电机数字旋转编码器