Diseño de motores PMSM para sistemas de tracción de ascensores

1. Introducción

Motores síncronos de imanes permanentes (PMSM) se utilizan cada vez más en sistemas de tracción de ascensores debido a su alta eficiencia, tamaño compacto y rendimiento de par superior. A diferencia de los motores de inducción tradicionales, los PMSM ofrecen un control de velocidad preciso, ahorro de energía y un funcionamiento más suave, lo que los hace ideales para aplicaciones de ascensores modernas.

2. Consideraciones clave de diseño para PMSM de tracción de ascensores

A. Diseño electromagnético

• Selección de imán permanente (PM)

► Imanes de tierras raras (p. ej., NdFeB) para una alta densidad de flujo magnético.

► Disposición de imanes optimizada (SPM o IPM) para reducir la ondulación del par.

• Configuración del devanado del estator

► Devanados distribuidos para una salida de par más suave.

► Alto factor de llenado de ranuras para mejorar la densidad de potencia.

• Optimización del espacio de aire

► Entrehierro minimizado para mejorar la eficiencia del acoplamiento magnético.

B. Gestión térmica

• Métodos de enfriamiento

► Convección natural (para ascensores de baja potencia).

► Refrigeración forzada por aire/líquido (para ascensores de alta velocidad y cargas pesadas).

• Materiales resistentes a la temperatura

► Aislamiento de alta calidad (Clase H o F) para protección del devanado.

► Imanes resistentes al calor para evitar la desmagnetización.

C. Diseño estructural y mecánico

• Construcción del rotor

► Imán permanente interior (IPM) para robustez y operación de alta velocidad.

► PM montado en superficie (SPM) para simplicidad y rentabilidad.

• Diseño de rodamientos y ejes

► Rodamientos de alta precisión para una vibración mínima.

► Eje reforzado para soportar cargas dinámicas.

D. Integración del sistema de control y accionamiento

• Control Orientado al Campo (FOC)

► Garantiza una regulación suave del par y la velocidad.

► Reduce el ruido y las sacudidas durante los arranques/paradas del ascensor.

• Frenado regenerativo

► Recupera energía durante el descenso, mejorando la eficiencia.

• Control sin sensores (opcional)

► Elimina la dependencia del codificador para reducir el mantenimiento.

3. Ventajas del PMSM en la tracción de ascensores

Motor de inducción tradicional como sigue:

Tradicional Motor de inducción con caja de cambios. como sigue:

Motor de tracción PMSM Ventaja: Accionamiento directo sin tornillo sin fin. Más alta eficiencia. Tabla comparativa a continuación:

4. Aplicación en sistemas de ascensores modernos

♦ Ascensores de alta velocidad (>5 m/s): requieren un alto torque y respuesta dinámica.

♦ Ascensores sin sala de máquinas (MRL): el PMSM compacto cabe en espacios reducidos.

♦ Edificios energéticamente eficientes: el frenado regenerativo reduce el consumo de energía de la red.

♦ Ascensores inteligentes: los PMSM habilitados para IoT permiten un mantenimiento predictivo.

5. Desafíos y tendencias futuras

• Costo de los imanes de tierras raras → Desarrollo de PMSM basados en ferrita.

• Disipación de calor en escenarios de alta carga → Técnicas avanzadas de refrigeración líquida.

• Integración con mantenimiento predictivo basado en IA → Monitoreo de la salud del motor en tiempo real.

Con avances en ciencia de materiales y algoritmos de control de motores, los PMSM dominarán la industria de los ascensores, ofreciendo mayor eficiencia, confiabilidad y sostenibilidad. ¿Le gustaría profundizar en algún aspecto específico (por ejemplo, algoritmos de control, optimización de imanes)? Póngase en contacto con nuestro equipo de ingenieros de PMSM ahora.