关键词：超高速；电梯；关键技术；应用
当前，随着国内超高层建筑的逐渐增加，对于超高速电梯的需求量随之增大，超高速电梯市场逐渐扩大。但是，从目前超高速电梯的实际应用现状看，国内绝大部分超高建筑都选用了进口原装的超高速电梯，究其原因在于当前我国超高速电梯的性能与电力驱动技术方面与国外相比差距较大。因此，国内要想从根本上提升超高速电梯的性能与技术，就需要突破当前技术的局限性，按部就班的解决研发方面的问题，从而才能获得电梯市场竞争的优势。
1超高速电梯的定义
超高速电梯是指速度超过6m/s,或在楼层超过100米的建筑中使用的电梯。联合国1972年国际高层建筑会议将高层建筑按高度分为四类:低层或中层建筑9～16层,最高为50米：中高层建筑,17～25层,最高到75米：高层建筑,26～40层,最高到100米：超高层建筑,40层以上或100米以上。电梯按运行速度分为:低速电梯≤1m/s：中速电梯>1～≤2.5m/s：高速电梯>2.5～≤6m/s：超高速电梯>6m/s。在我国,GB50045-2001《高层民用建筑设计防火规范》中,对于高度超过100m或层数超过32层的民用建筑,在避难层、停机坪、消防水压、灭火设施、正压排烟及火灾自动报警等方面有特殊要求,可以视为对超高层建筑的规定。自1968年建成的日本外交部大厦(高度147米,地上36层)掀起了超高速电梯的应用至今,超高速电梯已经有接近40年历史。而在1993年横滨的置地大厦(地上70层,地下3层),速度就已经达到12.5m/s(750m/min)。
2当前国内电梯与国外高速电梯所存在的差距
当前，国内超高速电梯与国外相比差距较大，具体表现在如下两个方面：
2.1高速电梯的性能
当前，日本的高速电梯速度遥遥领先，已达到了20m/s，但是我国高速电梯的速度与日本高速电梯的速度还有很大的差距。
2.2高速电梯的电力驱动技术
目前国外的高速电梯在电力驱动技术上，已经掌握并运用了永磁同步电机技术以及能量反馈技术等，这些关键技术的应用使得国外高速电梯在节能、环保以及运行上的舒适度都得到了进一步的提升，而国内的超高速电梯当前所应用的关键技术尚未达到这一标准。
3超高速电梯的关键技术与应用
3.1制造新型驱动电机
新型的驱动电机,必须满足三个条件:紧凑,节能,能够降低振动和噪音。
早期的超高速电梯,由于交流技术的限制,普遍采用直流电机拖动的技术,需要配备专门的直流发电机组。能耗高、噪音大的弱点已经制约到使直流电机未能满足新型超高速电梯驱动电机要求。随着永磁同步电机技术的发展,特别是容量上的不断提升,在结合永磁同步电机的节能和低速大转矩(无须减速机构)的优点,将是超高速电梯开发更新换代的主要驱动主机。大容量的永磁同步主机将是实现在重载情况下快速启动的最重要保证,因为超高速电梯一般要求在启动10s以内达到全速运行。
永磁式同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高。和直流电机相比,它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。和异步电动机相比,它由于不需要无功励磁电流,因而效率高,功率因数高,力矩惯量比大,定子电流和定子电阻损耗减小,且转子参数可测、控制性能好。和普通同步电动机相比,它省去了励磁装置,简化了结构,提高了效率。另外,永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制。特别是钕铁硼永磁的热稳定性和耐腐蚀性的改善和价格的逐步降低以及电力电子器件的进一步发展,加上永磁电机研究开发经验的逐步成熟,正向大功率化(高转速、高转矩)、高功能化和微型化方面发展。目前,稀土永磁电机的单台容量已超过1000kW,最高转速已超过300000r/min,最低转速低于0.01r/min。可以满足超高速电梯启动时要求的500kW的功率要求。通过采用永磁同步电机,电梯主机一般能够降低20%的体积：功率能提高至少15%：振动和噪音能降低10dB。
3.2轿厢内噪音的抑制
超高速电梯在运行过程中因轿厢与空气的摩擦会产生噪音，而影响到轿厢内部运行噪音的主要因素有：轿厢形状、轿厢结构以及轿底结构等。在轿厢结构方面，除超高速电梯以外，其他电梯都是四方体结构，其中观光电梯的外形结构除外，因为其结构并不是为了实现降低噪音而设计的。而因为电梯运行的速度不是很大，所以外形结构对运行风阻的影响也较低。针对超高速电梯轿内内噪音的抑制问题，通常采用在四方体轿厢的顶部与底部设置整流罩上的办法，整流罩是流线型结构，所以能够很好的降低风阻，进而也就有效的降低了电梯在运行过程中轿厢与空气摩擦所产生的噪音。而对于降低轿厢噪音，最有优势的是圆柱形状的轿厢，配合圆柱形的井道，能够使轿厢外壁到井道内壁等距，从而通过外形设计实现噪音的降低。超高速电梯的轿壁可采用双层结构，如想在此方面实现噪音的最大化降低，可以采用内部抽真空的壁板。通常情况下，可以采用隔音或者吸音的材料来做轿厢地板材料，从而进一步降低轿厢内的噪音。
3.3运行振动的减少
电梯在运行过程中所产生的振动通常由以下两方面因素决定：导轨安装的质量、动态振动控制以及智能控制技术的应用。超高速电梯提升高度通常在一百米以上，所以导轨的安装质量就直接关系到了电梯的运行振动，而当前在超高速电梯导轨的安装中，通常采用激光较轨设备来实现对导轨的校正。与此同时，运行振动的减少还可以采用电磁式的动态振动控制导靴，或者采用磁悬浮式的动态振动控制导靴。电梯的轿厢和导轨是通过导靴或者滚动导轮实现接触的，虽然滚动导轮在减振效果上要高于滑动导靴，但是传统滚动导轮的被动减振方式已经无法满足超高速电梯的运行要求，需要采用发电机式滚动导轮，以减少电梯运行振动。目前，国外已经开发出了超导导靴，从而实现了轿厢与导轨的非接触运行。而当前超高速电梯运行中关于振动测试系统已成为研究领域难度最大的一个项目，需要采用与之相配套的测试设备，而这些设备的开发就需要企业自行研发。
3.4以新技术来创新安全钳材料
对于高速运行的超高速电梯来讲，如果一旦出现速度上的失控，将会导致严重的人员伤亡与设备损失。因此，这就需要从其安全钳的关键技术着手。当电梯的运行速度达到10m/s以上速度时，会触发安全钳，而传统的安全钳所采用的是铜钢材料，在运行过程中，其会与导轨产生激烈摩擦，所产生的高温会将其熔化，从而致使安全锤失效。当前，国外在安全锤制造上，借鉴了航天技术，即将复合型陶瓷材料运用到电梯中。然而，在使用陶瓷材料上，超高速电梯使用时所处的环境与航天的区别很大，当电梯安全钳与导轨之间产生剧烈摩擦时，会造成导轨的变型，此种情况下，导轨会与安全钳发生撞击，而陶瓷耐撞击性能很差，很容易就会被撞碎。而如果一旦陶瓷材料的安全钳被撞碎，就会导致安全钳功能的实效，从而势必会带来严重的后果。因此，当前，在安全钳技术工艺上，需要开发出具备陶瓷耐热性能的、并且还要具备钢铁类抗击性能强的符合材料，以确保超高速电梯在运行过程中的安全。
4结语
对超高速电梯的安全性、舒适性以及硬件、外部因素等进行研究后发现，超高速电梯将逐步代替中高速电梯，成为人们在日常生活和工作中的主要运输方式之一。尤其进入超高速电梯时代，更多的问题需要我们予以重视。电梯速度、质量等方面的变化都将给人类未来的生活带来巨大的改变。因此，对超高速电梯的研究应该不断深入。
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