در دنیای امروز آسانسور ها نقش مهمی در زندگی بشر ایجاد کرده اند. پس انتخاب آسانسوری که ارزان تر، سریعتر، ایمن تر، بی سر و صدا تر باشد و مقرون به صرفه تر باشد، اهمیت زیادی دارد. ممکن است تا به حال درباره آسانسورهای مغناطیسی زیاد شنیده باشید و یا هیچ اطلاعاتی راجع به این مدل از اسانسور نداشته باشید، در این مطلب درباره این بالابرمغناطیسی کاربردی توضیحات مفیدی ارائه شده است.
الکترومغناطیس چیست؟
الکترومغناطیس همان تولید میدان مغناطیسی است که از طریق جریان الکتریکی در سیم پیچ گرد ایجاد شده و توسط هسته نرم آهن تقویت می شود. اگر سیم پیچ در اطراف آهنربا پیچیده شود، ساختار را سلونوئید می نامند. جریان از یک منبع به طور مستقیم با مقدار میدان مغناطیسی مرتبط است. مفهوم الکترومغناطیس به شیوه ای برای نظارت بر قدرت عمل می کند، زیرا جریان را می توان برای مطابقت با هر مقدار خاص به منظور افزایش غیر مستقیم میدان تولید شده، تغییر داد. تعداد سیم پیچ و فاصله بین سیم پیچ ها در تغییر الگوهای جذب قطب مغناطیسی کار می کند.
[irp posts=”4483″ name=”مینی آسانسور چیست؟”]
تاریخچه آسانسور مغناطیسی
اولین آغاز حرکت مغناطیسی به جان میچل در سال 1750 باز می گردد، جایی که او متوجه شد دو قطب آهن مغناطیسی هنگامی که قطب یک سری از هر آهنربا کنار هم قرار می گیرد، دفع می شوند. در سال 1922، هرمان کمپر در آلمان پیشگام حالت جذاب (EMS) ماگلو بود و در سال 1934 حق ثبت اختراع برای حرکت مغناطیسی قطارها را دریافت کرد. بعد از آن، توسعه ماگلوف در ایالات متحده به عنوان یک قانون حمل و نقل زمینی با سرعت بالا (HSGT) آغاز شد. در سال 1966، جیمز پاول و گوردون دانبی با استفاده از آهنرباهای ابررسانا که بر روی وسایل نقلیه متحرک قرار دارند و بر جریان های حلقه های آلومینیومی معمولی در یک راهنما تأثیر می گذارند، اولین سیستم عملی برای انتقال مغناطیسی را پیشنهاد کردند. وسایل نقلیه در حال حرکت به طور خودکار، به صورت عمودی و جانبی، هنگام حرکت در طول مسیر راهنما، حرکت کرده و تثبیت می شوند. وسایل نقلیه به صورت مغناطیسی در امتداد مسیر راهنما توسط یک جریان AC کوچک حرکت می کردند. در سال 2000، کمیته وزارت حمل و نقل ژاپن به این نتیجه رسید که “MagLev برای سیستم حمل و نقل جرمی با سرعت فوق العاده بالا قابل اجرا است.
تاریخچه آسانسور
[irp posts=”480″ name=”تاریخچه آسانسور در ایران و جهان”]
بالابر مغناطیسی
بالابرهای مغناطیسی عمدتا برای بلند کردن قطعات فولادی در کارخانه یا انبار استفاده می شوند و می توان آنها را بر اساس منبع میدان مغناطیسی به بلند کننده مغناطیسی دائمی و بالابر مغناطیسی برقی طبقه بندی کرد.
بالابر مغناطیسی برقی
بالابرهای مغناطیسی برقی به دلیل مصرف برق، گرمایش جدی، پدیده پسماند، حجم زیاد و نگهداری از آنها مورد انتقاد قرار گرفته است. علاوه بر ساختار باریک و عملکرد پایین، بالابرهای مغناطیسی دائمی نیز بدون مصرف برق هستند.
آسانسور مغناطیسی
آسانسور مغناطیسی دائمی
آسانسورهای مغناطیسی دائمی از طریق تبدیل مدار مغناطیسی داخلی به عملکرد سوئیچ می رسند.
تفاوت آسانسور مکانیکی و آسانسور مغناطیسی
تفاوت اساسی بین آسانسور مکانیکی و آسانسور MagLev این است که بر اساس سیستم تعلیق الکترومغناطیسی است. یک سیستم از سیم پیچ های محوری و دایره ای به آسانسور وصل شده در میدان مغناطیسی وجود دارد که با اثر جاذبه مقابله می کند و آسانسور را معلق می کند. اصل حرکت این است که سیم پیچ های الکترومغناطیسی در قسمت زیرین آسانسور و همچنین در قاب بیرونی وجود خواهد داشت. این سیم پیچ ها در حرکت، اوج را جذب یا دفع می کنند. آسانسور همچنین دارای مناطق محافظ در پایین و بالا است که دارای میدان مغناطیسی دائمی هستند. بنابراین ایمنی آسانسور را تضمین می کند.
[irp posts=”3632″ name=”آسانسور پانوراما (اسانسور شیشه ای) چیست؟”]
آسانسور مغناطیسی کمربند متحرک
آسانسورهای مغناطیسی کمربند متحرک دارای سیستم آهنربای دائمی هستند که در زیر یک صفحه فولادی ضد زنگ ثابت شده است. یک کمربند لاستیکی یا PVC در برابر فاسیا قرار دارد و با اجزای جذب شده به سیستم آهنربایی، کمربند بار پیوسته ای را به شیت تخلیه گرانشی سطح بالا منتقل می کند که قطعه را از میدان مغناطیسی دور می کند. این روش می تواند توان بالاتری نسبت به آسانسور آهنربای متحرک داشته باشد.
آسانسور مغناطیسی متحرک
آسانسورهای مغناطیسی متحرک قطعات متحرک خارجی ندارند و بنابراین برای جابجایی اجزای کوچک، تیز یا نازک که معمولاً ممکن است به دستگاه های مکانیکی نفوذ کنند، ایده آل هستند. این دستگاه شامل دو زنجیره موازی است که توسط یک محور هدایت می شوند. مجموعه های آهنربای دائمی بین زنجیرهای موازی در زمین های تنظیم شده، ثابت می شوند و در زیر یک صفحه فولادی ضد زنگ قرار دارند که اجزای آهنی را در یک شیب یا حتی عمودی منتقل می کند.
آسانسور معلق مغناطیسی
سیستم آسانسور معلق مغناطیسی به این صورت است که با استفاده از مکانیزم بالاکشی خطی، حرکت های جدید به این سیستم اضافه شده از جمله به صورت افقی و حتی قطری.
آسانسورهای مغناطیسی در جهت ساخت ساختمان های با ابعاد بسیار وسیع و بلند بسیار کارآمد است.
آسانسور مغناطیسی
آسانسور با پوشش مغناطیسی
- برای جا به جایی و بالابردن موادی دارای مغناطیسی، آسانسور با پوشش مغناطیسی کاربرد دارد.
- در حقیقت به دلیل خلوص زیاد مواد مغناطیسی مورد استفاده در ساخت این اسانسور، خاصیت مغناطیسی آن بسیار زیاد است.
- ظرفیت این آسانسور ها باتوجه به میزان صافی سطح مواد و ضخامت آن تعیین خواهد شد.
- لوله های استیل و صفحات را نیز به کمک آن ها می توان بلند کرد.
- این آسانسورها را می توان در فضاهای کوچک تر و یا باریک حمل کرد زیرا ابعاد آنها به نسبت کوچک هستند.
- یکی از مزیت های آسانسورهایی با پوشش مغناطیسی آن است که مواد به کار برده شده در سطح آن فولاد آلومینیومی قدرتمند است.
[irp posts=”3709″ name=”معرفی 19 نوع اسانسور | انواع آسانسور”]
آسانسورهای مغناطیسی چگونه کار می کنند؟
آسانسورهای مغناطیسی با اتصال به طناب ها و قرقره ها به سمت بالا و شفت هایی که دارای میدان های الکترومغناطیسی هستند، شناخته می شوند که به محرک های خطی معروف هستند. یک سیم پیچ مغناطیسی که در امتداد این شفت ها حرکت می کند، آهن رباهایی را که در کابین آسانسور قرار دارند دفع می کند و باعث می شود که درست در بالای شفت ها حرکت کند. شفت ها قابلیت چرخش دارند و به آسانسورها اجازه می دهد علاوه بر بالا و پایین، به صورت افقی حرکت کنند.
برخلاف آسانسورهای کابلی سنتی که فقط یک آسانسور می تواند از شفت استفاده کند، آسانسورهای مغناطیسی می توانند از یک محور استفاده کنند. این کابین ها سپس می توانند روی یک حلقه در اطراف ساختمان، شبیه سیستم مترو عمل کنند.
فناوری مغناطیسی به آسانسورها اجازه می دهد که خارج از مسیر کابین ها در یک محور حرکت کنند، یعنی این که انعطاف پذیرتر از آسانسورهای کابلی هستند. از این نرم افزار برای کنترل حرکت این بالابرها استفاده می شود و مسیرهایی برای هر یک از کابین ها برای بهینه سازی سطح ترافیک و مدت زمان سفر استفاده می شود.
مزایا و معایب فناوری مغناطیسی
- آسانسورهای MagLev برای جابجایی افراد در ساختمان ها بسیار بهتر از آسانسورهای معمولی است.
- این آسانسور ها ارزان تر، سریعتر، ایمن تر، بی سر و صدا تر و با دوام تر هستند و عمر بسیار طولانی تری دارد.
- به دلیل عدم تماس بین قرقره و طناب تعلیق، اصطحکاک کمتری بوجود می آید. بنابراین می تواند با سرعت بیشتری به طبقات دست یابد که این امر در آسمان خراش های بلند، مفید است.
- آسانسورهای مغناطیسی با حداقل تعمیر و نگهداری مدت زمان بیشتری دوام می آورند، زیرا هیچ تماس مکانیکی و سایشی وجود ندارد. فناوری Maglev بسیار کم مصرف است و برق کمی نیز مصرف می کند.
- هنگامی که برق مصرف می کنند، دی اکسید کربن از خود ساطع نمی کند. همچنین نیروی مورد نیاز آسانسور با کمک نیروی مغناطیسی کاهش می یابد.
- مورد دیگر اینکه سیستم ایمنی آن با استفاده از بافرهای برقی خطری ایجاد نمی کند . چنین طرحی در قرن بیست و یکم مناسب تر از آسانسور مکانیکی است.
معایب فناوری مغناطیسی
آسانسورهای Maglev دارای معایبی هستند. هزینه مسیرهای راهنمای آن بیشتر از راهنماهای معمولی هستند که توسط آسانسورهای معمولی استفاده می شوند، اما تعمیر و نگهداری ارزان تر آنها در طول زمان هزینه خود را خواهد داشت.
ایمنی آسانسورهای مغناطیسی چقدر است؟
عدم وجود کابل کشی آسانسور سوالات زیادی را در مورد ایمنی آسانسورهای مغناطیسی ایجاد می کند، اما امنیت مسافران از چند جهت تضمین می شود. در مرحله اول، مانند سیستم آسانسور دوقلوی Thyssenkrup، سیستم چند پیشرانه کابین اجازه می دهد تا مسیر تعیین شده آن توسط نرم افزار، کنترل شود، به این معنی که نباید هیچ گونه انحرافی از این سفرهای از پیش تعیین شده وجود داشته باشد.
نرم افزار همچنین فضای بین هر کابین را کنترل می کند، بدین معنا که اگر دو کابین بیش از حد به هم نزدیک شوند، کابین ها به طور خودکار سرعت خود را کاهش داده و در فاصله ایمن از هم توقف می کنند. یک سیستم ترمز اضطراری وجود دارد که بر روی سیستم، کاملاً متفاوت کار می کند و در صورت وجود و قطعی برق آسانسورها را نیز متوقف می کند.
[irp posts=”3194″ name=”ایمنی در آسانسور”]
سیستم ترمز آسانسور مغناطیسی
آسانسورها دارای ترمزهای الکترومغناطیسی هستند که هنگام توقف خودرو درگیر می شوند. آهنرباهای الکتریکی در واقع ترمزها را به جای بستن در حالت باز نگه می دارند. با این طراحی، در صورت قطع برق آسانسور، ترمزها به طور خودکار بسته می شوند.
آسانسورها دارای سیستم ترمز خودکار در نزدیکی بالا و پایین محور آسانسور هستند. اگر کابین آسانسور در هر دو جهت بیش از حد حرکت کند، ترمز آن را متوقف می کند.
سیستم های آسانسور شامل دستگاه های مختلفی است که برای کنترل سرعت حرکت کابین آسانسور استفاده می شود. دستگاه آسانسور به کنترل کننده ای که سرعت حرکت ماشین را تعیین می کند پاسخ می دهد. ترمز دستگاه آسانسور، نیروی ترمز را در محل دستگاه اعمال می کند تا سرعت آسانسور را کاهش داده و برای مثال در هنگام فرود ثابت نگه دارد.
تحت برخی شرایط، کابین آسانسور ممکن است با سرعتی فراتر از حد مطلوب حرکت کند. در چنین شرایطی و در سرعت زیاد، دستگاه های ترمز روی خودرو فعال می شوند تا خودرو را متوقف کند. چنین دستگاه های ترمز معمولاً شامل یک صفحه اصطکاک است که ریل راهنما را که کابین آسانسور در طول آن حرکت می کند، درگیر می کند. یکی از اشکالات مربوط به چنین دستگاه های ترمز این است که درگیری بین پد اصطکاک و ریل راهنما باعث تغییر شکل سطح در قسمت مربوطه ریل راهنما می شود. هرگونه تغییر در سطح ریل راهنما باعث ایجاد ارتعاش و سر و صدای احتمالی در حین حرکت آسانسور می شود که باعث کاهش کیفیت سواری می شود.
آسانسور مغناطیسی
دستگاه ترمز آسانسور
یک دستگاه ترمز آسانسور، شامل آهنربای دائمی است. یک هسته از آهنربای دائمی پشتیبانی می کند. اولین صفحه در نزدیکی یک طرف هسته با اولین فاصله بین صفحه اول و هسته قرار دارد. صفحه دوم در طرف دیگر هسته قرار دارد و فاصله دوم بین صفحه دوم و هسته وجود دارد. صفحات اول و دوم نسبت به یکدیگر ثابت می مانند و طوری چیده شده اند که حرکت نسبی بین هسته و صفحات امکان پذیر باشد. یک آهنربای الکتریکی به طور انتخابی مقدار شار مغناطیسی را در فاصله اول و دوم به ترتیب تحت تأثیر قرار می دهد تا نیروی ترمز را کنترل کند.
اگر همه چیز خراب شود و آسانسور از چاه سقوط کند، یک اقدام ایمنی نهایی وجود دارد که احتمالاً مسافران را نجات می دهد. قسمت پایین شفت دارای یک سیستم ضربه گیر سنگین است که-معمولاً یک پیستون در یک سیلندر پر از روغن نصب شده است. کمک فنر مانند یک کوسن غول پیکر عمل می کند تا هنگام فرود آسانسور نرم شود.
[irp posts=”3190″ name=”ترمز آسانسور چیست؟ (پاراشوت) ترمز اضطراری یا ترمز ایمنی”]
نتیجه
مردم غالباً بر تأثیر باورنکردنی آسانسورها در جامعه ما نظارت می کنند. درست مانند خودروها، آسانسورها به ما هدیه حمل و نقل را دادند و به شهرها اجازه دادند به جای افقی به صورت عمودی رشد کنند. از روند معماری گرفته تا توسعه اقتصادی و شهری، آسانسورها بسیاری از مناطق زندگی روزمره ما را شکل داده اند. با این حال، از زمان معرفی آسانسور ایمنی توسط الیشا اوتیس در سال 1852، چیز زیادی تغییر نکرده است.
اکثر آسانسورهای مدرن همچنان از طراحی مشابه با دهه 1800 استفاده می کنند. طراحی کلاسیک شامل یک سیستم کابل موتوری است که کابین را درون یک شفت بالا یا پایین می کشد. موتور با وزنه ای متعادل که تقریباً نیمی از کابین کاملاً پر شده را وزن می کند، کمک می کند.
با افزایش سریع تراکم جمعیت در مناطق شهری و افزایش آسمان خراش ها امروزه، آسانسورها بیش از هر زمان دیگری اهمیت دارند. انتظار می رود بخش آسانسور و پله برقی تا سال 2021 به 125 میلیارد دلار برسد و رهبران بازار مشتاق نوآوری هستند. با این حال، تحولات اخیر در فن آوری آسانسور هنوز نتوانسته سه اشکال اساسی را برطرف کند:
محدودیت های طراحی معماری، زیرا اغلب ساختمان ها باید در اطراف سیستم آسانسور طراحی شوند استفاده قابل توجه از فضا به عنوان هر سیستم تقریباً 40 تا 60 درصد از فضای ساختمان را به کار می گیرد
محدودیت های ارتفاع، چون هیچ آسانسوری با استفاده از طناب های فولادی نمی تواند از 600 متر بالاتر برود زیرا در این مرحله، کابل های فلزی سیستم، بسیار سنگین می شوند تا کابین را بلند کنند.
در بلندترین ساختمان امروزی، برج خلیفه با 828 متر ارتفاع، دو آسانسور مجزا برای رسیدن به طبقه بالا مورد نیاز است.
[irp posts=”3798″ name=”آسانسور برج میلاد”]
خوشبختانه، در سال 2017، گروه تجاری ThyssenKrupp از یک سیستم آسانسور جدید و خلاقانه رونمایی کرد که نه تنها می تواند این اشکالات را برطرف کند، بلکه یکی از ویژگی های مورد نیاز آسانسورها را نیز انجام می دهد: توانایی حرکت افقی آسانسور مغناطیسی یک سیستم آسانسور بدون کابل است که می تواند کابین ها را به صورت افقی و عمودی با استفاده از نیروی مغناطیسی حرکت دهد و باتوجه به مزایایی که گفته شد، انتخاب آن مقرون به صرفه و مفید است.
منابع
https://blog.bulldozair.com/maglev-elevators-disrupting-architecture-and-construction
https://thefutureofthings.com/11485-magnetic-elevators-theyre-not-fainthearted/
https://patents.google.com/patent/US20120211311A1/en
https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/elevator6.htm
https://patents.google.com/patent/US9376295B2/en
http://www.kfa.uk.com/products/elevators
https://www.1000sciencefairprojects.com/Physics/use-of-magnetic-levitation-for-an-elevator.php