Bachelor's Thesis

Elevator model drive

Final Thesis 2.96 MB

Author of thesis: Bc. David Machač

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jan Knobloch, Ph.D.

Reviewer: Ing. Dalibor Červinka, Ph.D.

Abstract:

This bachelor's thesis deals with the design and construction of a drive system for a model of a traction rope elevator with a counterweight, including the installation of all necessary electrical components. The thesis focuses on both the mechanical and electrical engineering aspects of the drive. For the implementation, a brushless DC motor was selected, controlled by a Nucleo development board equipped with a power expansion module. The thesis includes an analysis of the model's maximum cabin load capacity, the sizing of a new counterweight and gear system, as well as an assessment of both static and dynamic operating modes of the drive. The proposed solution allows for an increase in the model's load capacity and its utilization in teaching to demonstrate modern electric drives.

Keywords:

elevator, elevator model, elevator drive
BLDC motor, brushless motor
traction drive system, mechanical dimensioning
Nucleo STM32, Nucleo G474RE, Nucleo IHM08M1

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student prezentoval bakalářskou práci na téma Pohon modelu výtahu. Student shrnul jednotlivé části bakalářské práce. Popsal základní náplň práce. Prezentoval přestavbu mechanického závaží. Dále ukázal fotky realizovaných změn na pohonu. Dále popsal návrh elektrického systému. Následně prezentoval výrobu pomocných modulů. Shrnul výkonové a momentové poměry pohonu. Dále prezentoval výsledky měření rekuperace. Nakonec shrnul dosažené cíle a provedené práce. Student odpověděl na otázky oponenta a komise.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Power Electrical and Electronic Engineering (BPC-SEE)

Composition of Committee

doc. Ing. Ondřej Vítek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Jan Bárta, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Petr Procházka, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Bohuslav Bušov, CSc. (člen)
Ing. Petr Huták, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jan Knobloch, Ph.D.

Bakalářská práce pana Davida Machače na téma pohon modelu výtahu se věnuje mechanické a elektrické části modelu. Je rozdělena do 5 kapitol včetně úvodu a závěru. V úvodu je vysvětlena motivace celé práce, včetně oddělení softwarové části pohonného systému modelu výtahu, která byla řešena v jiné bakalářské práci. Následně jsou představeny nejběžnější moderní koncepce výtahových pohonů, včetně konkrétního systému využitého v daném modelu. Dále autor pokračuje návrhem elektrického zapojení a popisem jednotlivých komponent. Nejprve představí obecnější popis principu a hned navazuje popisem konkrétní součásti. Ve třetí kapitole se student podrobně zabývá jejich dimenzováním. Posuzuje mechaniku výtahu jak staticky, tak dynamicky a volí komponenty, či posuzuje vhodnost předem daných komponent. Rozsah práce a prezentační úroveň je odpovídající požadavkům na bakalářskou práci.
Práce obsahuje minimum překlepů a jen občas se vyskytne nepříliš vhodné vyjádření, což snižuje úroveň práce. Vytknout lze také označování jednotek, vynechávání krátké mezery mezi číslem a jednotkou, nedodržení (ne-)kurzívy u jednotek.
Autor cituje celkem 48 zdrojů. Práci by prospělo využívání méně populárních pramenů a soustředění se na ty odborné. Celkově hodnotím práci s literaturou velmi dobře.
Práce je zaměřena velmi prakticky a její výsledek bude využit při laboratorní výuce. Autor zcela samostatně mnoho komponent navrhl a vyrobil. Důkazem toho je fungující model výtahu.
Během řešení student docházel na konzultace a komunikoval nejasnosti. Pracoval samostatně a oceňuji jeho realizační a organizační schopnosti.
Práci doporučuji k obhajobě a navrhuji známku B. Points proposed by supervisor: 88

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Dalibor Červinka, Ph.D.

Bakalářská práce dokumentuje vývoj a dimenzování mechanické a elektrické části pohonu modelu výtahu. V úvodní části jsou představeny typy motorů používaných v osobních výtazích, na který navazuje krátký popis různých konstrukčních uspořádání výtahů. V dalších kapitolách se již autor věnuje konkrétnímu, předem danému, modelu výtahu. Aniž by byl prezentován nějaký nákres nebo bližší popis mechanické části, následuje detailní popis konstrukčních úprav, které byly na modelu provedeny. V dalších částech textu se již autor věnuje popisu použitého motoru, snímačů polohy, brzdy a dalších prvků. Popis a dimenzování těchto komponent je proveden přehledně a pečlivě. I když nebyla softwarová části projektu součástí této práce, neškodilo by doplnit jednoduchý vývojový diagram, který by čtenáři objasnil logiku interakce jednotlivých hardwarových objektů, které jsou v této práci diskutovány. Redukce statických a dynamických momentů zátěže na hřídel motoru nezbytná pro jeho dimenzování je provedena pečlivě a přehledně, stejně jako návrh ostatních mechanických prvků.
I když je vše popsáno pečlivě, jsou některé formulace těžkopádné a zbytečně ztěžují čtivost textu. Mnohé významné celky jsou popsány jen velmi zrychleně, kdežto některé jsou rozebrány do detailu. Díky tomu nepůsobí text konzistentně. Grafická úroveň práce je solidní.  

Drobné věcné nedostatky:
Na straně 17 je uvedeno celkové schéma propojení jednotlivých elektronických modulů, aniž by byl popsáno jejich umístění na modelu či snad jejich funkce.
Je poněkud netradiční, že vlastní dimenzování pohonu nezačíná úvodním přehledem všech požadovaných parametrů výtahu, který by obsahoval například požadovanou rychlost kabiny, jak by čtenář očekával. Velikost rychlosti je skryta v textu až na straně 37.
Na straně 21 jsou popisovány napěťová a momentová konstanta, aniž by bylo zdůrazněno, že se jedná o stejnou fyzikální skutečnost, pouze vyjádřenou různými způsoby.    

Formální a grafické nedostatky:
V práci se často vyskytují nadpisy podtrženým písmem, což není z typografického hlediska příliš vzhledné.
Text v obrázku 13 na straně 28 je v tištěné podobě práce příliš malý a jen z těží čitelný.

Přes uvedené drobnosti považuji práci za kvalitní a doporučuji ji k obhajobě. Navrhuji hodnocení 82 bodů. Topics for thesis defence:
  1. Z textu plyne, že maximální dostupné otáčky motoru jsou při napájení 24V 4000 ot/min, kdežto při maximální rychlosti kabiny je požadována rychlost motoru pouze 1000 ot/min. Stejně tak jmenovitý moment motoru je 188mNm, kdežto v této aplikaci je požadováno celkový moment pouze 55mNm. Lze toto považovat za správně dimenzovaný motor? Nebylo by možné použít motor menší?
  2. Na straně 47 se píše, maximální příkon je 9,23 W, což dělá odchylku 23 % od odhadované hodnoty 10 W. Můžete toto zvláštní tvrzení vysvětlit?
  3. Jelikož je poloha kabiny identifikována pouze v diskrétních polohách (v patrech), není po připojení napájení jasné, kde se kabina zrovna nachází, pokud se zrovna vyskytuje v obecné poloze mezi patry. Jak bude tato okolnost vyřešena, s ohledem na teoretickou bezpečnost výtahu?
Points proposed by reviewer: 82

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová