低速大转矩永磁直驱电机在索道上的应用

传统客运索道驱动系统一般采用电机加减速器的驱动模式，减速器作为动力传达机构，可以降低输出轴的旋转速度，同时将电机的转矩成比例地放大到减速器的输出轴[1]，再通过与减速器输出轴相啮合的驱动轮将动力传递至运载索，从而使索道的运行速度符合设计要求。但减速器在使用过程中，存在漏油、振动、过热和噪声大等缺点，会降低设备的连续运转能力与可靠性。由于减速器存在机械效率损失，使得系统对电能的利用率降低。在索道的维护工作中，减速器维护一直是重要部分。减速器润滑油泄漏或污染、轴承及齿轮等零部件的损坏均可能导致减速器无法正常工作，造成安全隐患。在高温环境下工作的减速器应设置循环式冷却系统，在低温地区工作的减速器还应设有防冻措施。

近年来，直接驱动系统在国际索道公司产品上被采用。采用直接驱动技术的索道，淘汰了笨重的减速器，将低速大转矩直接驱动电机直接连接到驱动轮上，与传统电机加减速器驱动相比，直接驱动省略了由减速器带来的一系列缺点，因而有诸多优势，目前国内已有直接驱动式索道建成并投入使用。

1 直接驱动技术

直接驱动的概念于1980 年由麻省理工学院的H.Asada 首次提出[2]，最早应用在机器人上。直接驱动旨在将新型旋转电机或直线电机直接耦合或连接到从动负载上实现驱动，由于省略了皮带或齿轮箱等中间传动部件，结构极大简化，从而使整个系统具有高效率、低能耗、高速、高精度、高可靠性、低维护、高刚度、快响应、无需润滑、运行安静等优点。直接驱动技术被国外工业界称为现代驱动技术中的先进方法和技术，越来越多地应用在各行业中[3]。

空调、冰箱、洗衣机等家用电器采用直接驱动电机可实现直驱变频调速，电机的转速可根据电器所需工况自动调节，从而提高效率，降低能耗和噪声。如采用直驱式永磁无刷电动机的洗衣机效率可提高近30%，采用直驱式永磁无刷电动机的变频空调效率可以提高近20%。

直接驱动电机在现代电动汽车领域应用较为广泛,其中永磁同步电动机具有高效率、高控制精度、高转矩密度、较好的转矩平稳性及低振动噪声等优点。在相同质量与体积下，与其他类型的电机驱动系统相比，永磁同步电机直驱系统能够为新能源汽车提供最大的动力输出与加速度。

在数控机床、纺织、冶金、印刷、邮政机械、包装、自动化生产线以及专用特种设备等领域，常需要高性能伺服系统，采用低速大转矩直接驱动电机可以避免由中间传动机构带来的精度误差, 简化结构，节省空间，满足高效率、高精度、高性能的要求[4]。

2 索道直驱的优势分析

1)高效节能环保

直接驱动由于省略了中间传动机构，将多级转换系统简化为单一直接的驱动系统，将多个效率相乘的低效系统转变为单个效率的高效系统，减少了中间过程的能量损耗，其综合效率比传统普通电机加减速器驱动的综合效率高出5% 左右。客运索道作为一种需要长时间连续运转的运载工具，采用直接驱动可节省电能，符合国家节能减排的要求。由于不使用润滑油，减少了对环境的污染。

2)结构紧凑，占用空间少

索道采用直接驱动省去了笨重的减速器及联轴器，可以极大地节省索道站房空间，为日常维护提供了方便，同时与直接驱动电机配套的变频器功率降低，电气控制柜尺寸减小，控制室更加宽敞。

3)控制精度提高

直接驱动消除了传统齿轮减速器的传动间隙，使系统的传动控制误差降低，从而降低了系统的结构谐振频率，被控量的误差得到有效控制，系统增益提高。

4)可靠性高，减少维护