موتورهای سنکرون مغناطیس دائم گیرلس در صنعت آسانسور

By

توسعه اینورترها باعث تسهیل ساخت آسانسور با موتور سنکرون مغناطیس دائم شده است. اگر آخرین نسل اینورترها در کنار موتور گیرلس مناسبی قرار گیرد که از موتور سنکرون مغناطیس دایم ساخته شده باشد، ترکیب حاصل راهکاری برنده را شکل می‌دهد. اینورتر با سرعت پایین کار خواهد کرد و اگر موتور خوش‌ساخت بوده و به صورت الکترونیکی کنترل شود، نه نویزی در کار خواهد بود و نه لرزش‌های آزار دهنده. در واقع نتیجه ترکیب فوق‌الذکر آسانسوری بدون صدا با شتاب‌گیری، کاهش شتاب و دقت توقف عالی خواهد بود.

 

موتور بدون جاروبک (موتور سه فاز مغناطیس دایم AC) می‌تواند به ژنراتور بدل شود و اگر فازهای آن با هم اتصال کوتاه شوند، خودترمزگیر خواهد شد. آسانسور گیرلس تنها در صورتی خوب کار می‌کند که موتور از اندازه و کیفیت ساخت مناسب و متناسبی برخوردار باشد. 

تفاوت ساختار موتور سنکرون مغناطیس دائم گیرلس با موتور گیربکس‌های چرخ‌دنده حلزونی

موتور گیربکس‌های چرخ‌دنده حلزونی معمول در صنعت آسانسور، به طور کلی از قطعات زیر تشکیل شده‌اند:

۱- الکتروموتور (قفس سنجابی) آسنکرون شامل:

  • روتور (هسته)؛
  • استاتور (سیم پیچ)؛
  • پوسته؛
  • شفت؛
  • بلبرینگ یا بوش‌ها؛
  • فن.

۲- گیربکس شامل:

  • چرخ‌دنده و شفت خروجی گیربکس؛
  • ماردون؛
  • پوسته؛
  • بوش‌ها و بلبرینگ‌ها و قطعات آب‌بندی؛
  • روغن

۳- کوپلینگ؛

۴- سیستم ترمز شامل:

  • مگنت ترمز؛
  • کفشک ترمز و لنت‌ها؛
  • کاسه ترمز؛
  • فنرها.

۵- فلایویل یا هندویل؛

۶- فلکه کشش؛

۷- انکودر و متعلقات نصب.

جزییات محور و چرخ‌دنده حلزونی گیربکس
جزییات محور و چرخ‌دنده حلزونی گیربکس
نمای برش خورده موتور گیربکس مورد استفاده در صنعت آسانسور
نمای برش خورده موتور گیربکس مورد استفاده در صنعت آسانسور

با ورود موتورهای گیرلس مغناطیس دائم به صنعن آسانسور و حذف گیربکس اجزا زیر حذف شده‌اند:

  •   چرخ‌دنده و ماردون
  •   روغن
  •   بوش و بلبرینگ‌های دور بالا و قطعات آب‌بندی
  •   کوپلینگ
  •   فلایویل

با حذف این موارد، نه تنها بازدهی موتورهای گیرلس نصبت به موتورهای گیربکس بسیار بالاتر است، بلکه ابعاد و اندازه این موتورها نسبت به موارد مشابه گیربکس نیز به طور قابل ملاحظه‌ای کوچک‌تر شده است.

مقایسه ابعادی موتور گیرلس و موتور گیربکس
مقایسه ابعادی موتور گیرلس و موتور گیربکس

 

 

ساختار و اجزای موتور سنکرون مغناطیس دائم گیرلس

  •   پوسته
  •   شفت
  •   بلبرینگ‌ها
  •   روتور (هسته)
  •   استاتور (سیم‌پیچ)
  •   فلکه کششی
  •   سیستم ترمز (لنت‌ها، صفحات اصطکاکی، مگنت، فنر، اهرم آزاد کننده و…)
  •   انکودر
نمای برش خورده یک نمونه موتور گیرلس مورد استفاده در صنعت آسانسور
نمای برش خورده یک نمونه موتور گیرلس مورد استفاده در صنعت آسانسور
نمای برش خورده یک نمونه موتور گیرلس مورد استفاده در صنعت آسانسور
نمای برش خورده یک نمونه موتور گیرلس مورد استفاده در صنعت آسانسور

مزایای موتورهای سنکرون مغناطیس دائم گیرلس نسبت به موتور گیربکس

آسانسوری که با موتور گیرلس ساخته شده باشد را باید به آسانسورهای دیگر (آسانسورهای هیدرولیک یا چرخ دنده‌ای) ارجح دانست. همچنین در صورتی که عامل عدم نیاز این آسانسورها به روغن و تجهیزات ترمز را هم به معادله بیافزاییم، می‌توان به جرأت ادعا کرد که موتور گیرلس موتوری است بدون نیاز چندان به تعمیرات و نگهداری و با طبیعت هم سازگار است.

صرفه‌جویی در مصرف انرژی در موتور‌های گیرلس به نسبت بالا است. برای مثال موتور گیرلس در مقایسه با آسانسورهای چرخ دنده‌ای، می‌تواند تا ۳۰% در مصرف انرژی صرفه‌جویی کند! در صورتی که همین مقایسه با آسانسور هیدرولیک صورت پذیرد، نتیجه حیرت‌آور خواهد بود.

با در نظر گرفتن جنبه‌های مختلف، مهمترین مزایای موتورهای سنکرون مغناطیس دائم گیرلس نسبت به موتور گیربکس عبارتند از:

  1. کاهش تلفات و افزایش راندمان در موتور گیرلس (حذف گیربکس و افزایش راندمان الکترو موتور)
  2. کاهش ابعاد و وزن
  3. ارجحیت استفاده از موتور گیرلس به جای موتور گیربکس در آسانسور‌های MRL
  4. کاهش صدا و لرزش به دلیل
  •   حذف گیربکس، فلایویل و هندویل
  •   حذف کوپلینگ و کاهش تعداد اجزاء دوار
  •   دور کم و کاهش تاثیر بالانس قطعات دوار و صدای بلبرینگ‌ها
  1. استهلاک کم و عدم نیاز به سرویس و نگهداری پر هزینه
  2. کاهش خسارت‌های زیست محیطی
  3. امکان استفاده در سرعت‌های بالا (سرعت‌های بیش از ۳ متر معمولا فقط گیرلس استفاده می‌شود)

محدودیت‌های موتورهای سنکرون مغناطیس دائم گیرلس نسبت به موتور گیربکس

با وجود مزیت‌های زیاد، موتورهای گیرلس به دلیل ساختار خود محدودیت‌هایی نیز به همراه دارند. پیچیدگی سیستم‌هایی که از موتورهای سنکرون مغناطیس دائم گیرلس استفاده می‌کنند بیشتر و قیمت تمام شده آن هم بالاتر است. تجربه کافی دست‌اندرکاران صنعت، از تولیدکنندگان، بازرگانان، شرکت‌های آسانسوری و نصابان و سرویسکاران گرفته تا بازرسان استاندارد در این زمینه هنوز به اندازه کافی نیست. مهمترین محدودیت‌هایی که می‌توان به آن اشاره داشت، عبارتند از:

  •   هزینه بالاتر کل سیستم نسبت به آسانسورهای گیربکس‌دار
  •   لزوم طراحی و انتخاب مناسب اجزاء آسانسور حتی قبل از عقد قرارداد
  •   تنوع بسیار زیاد برندها و مدل‌ها و عدم اطمینان از موجودی کالا در هنگام نیاز
  •   نبود تجربه و اطلاعات کافی در بین فعالان صنعت آسانسور ایران
  •   محدودیت کاربرد در محیط‌های صنعتی (آلوده به ذرات معلق جامد یا مایع یا گازهای مخرب)

 

تقسیم بندی موتور‌های گیرلس از نظر شکل ظاهری

موتورهای گیرلس دیسکی یا تخت (روتور بیرونی)

موتورهای دیسکی با روتور بیرونی به دلیل پخش فضای لازم در عرض، ضخامت کمتری دارند و فضای کمتری اشغال می‌کنند. از طرفی با فراهم آوردن توامان امکان افزایش تعداد قطب‌های موتور و بزرگ‌تر شدن قطر فلکه کشش، برای ارائه یک سرعت ثابت نسبت به نوع بشکه‌ای، با کاستن از سرعت زاویه‌ای موتور، با توجه به رابطه

 

که در آن P تعداد قطب و f فرکانس نامی است، و جبران آن از طریق اندازه قطر فلکه برای رسیدن به سرعت خطی مورد نظر،با توجه به رابطه

که در آن D قطر فلکه کشش است)، حرکت نرم‌تری را ارائه خواهند داد.

ساختار موتور گیرلس دیسکی
ساختار موتور گیرلس دیسکی

 

مهمترین ویژگی‌های موتورهای گیرلس دیسکی با روتور بیرونی عبارتند از:

  •   قابلیت نصب در موتورخانه و چاه آسانسور
  •   ایده‌آل جهت نصب کنار چاه (روی دیواره چاه یا آهنکشی، یا اتصال به ریل‌ها در بالا یا وسط یا پایین چاه)
  •   بدنه و شفت و بلبرینگ‌های مستحکم و لذا استاتیک لود بالا و مقاومت زیاد در مقابل ضربات هنگام حمل و نقل و یا پاراشوت
  •   قابلیت کنترل بهتر توسط تابلو و اینورتر نسبت به نوع بشکه‌ای
  •   قطر فلکه کششی و قطر سیم‌بکسل‌ها معمولا بزرگ‌تر از نوع بشکه‌ای
  •   معمولا بدون نیاز به فن خنک کننده
  •   قابلیت استفاده راحت تر از سیستم‌های ترمز معمولی و هندویل
  •   فراوانی بیشتر سیستم ۱:۱ آن نسبت به نوع بشکه‌ای
  •  حرکت نرم‌تر
نمونه موتور گیرلس دیسکی
نمونه موتور گیرلس دیسکی

نمونه موتور گیرلس دیسکی
نمونه موتور گیرلس دیسکی

موتورهای گیرلس بشکه‌ای یا درامی (روتور داخلی)

موتورهای دیسکی با روتور داخلی به دلیل هزینه پایین‌تر متداول‌ترین نوع موتورهای گیرلس مورد استفاده در صنعت آسانسور هستند. مهمترین ویژگی‌های موتورهای گیرلس بشکه با روتور داخلی عبارتند از:

  •   قابلیت نصب در موتور خانه و چاه آسانسور
  •   ابعاد کوچک و وزن کم
  •   ایده‌آل برای اورهد کم و فضای کوچک
  •   قیمت کم نسبت به نوع دیسکی (برای یک برند و ظرفیت مشابه)
  •   استفاده از فلکه‌های کششی و سیم‌بکسل با قطر کم
نمونه موتور گیرلس دیسکی
نمونه موتور گیرلس دیسکی
ساختار موتور گیرلس بشکه‌ای
ساختار موتور گیرلس بشکه‌ای