دراسة حول الآلات الخطية المتزامنة ذات المغناطيس الدائم للمصاعد بدون حبال

بواسطة ألبرت سو وWL تشان

تم تقديم هذه الورقة في معرض Elevcon 2023 في براغ، جمهورية التشيك.

الكلمات الدالة: محرك خطي، بدون حبال، مغناطيس دائم، نموذج محاكاة

الملخص

من المؤكد أن أنظمة الرفع متعددة الأبعاد سوف تهيمن قريبًا على صناعة المصاعد في السنوات القادمة بسبب أول تطوير ناجح لـ TK Elevator's (TKE) MULTI™. لتسهيل مثل هذا التصميم، يجب تنفيذ مفهوم المصاعد بدون حبال، كما يعد اعتماد الآلات الخطية المتزامنة ذات المغناطيس الدائم (LPMSMs) مثل تلك المستخدمة في نظام MULTI خيارًا واضحًا. بدون وجود حبال الرفع، لا يمكن لعربات الرفع أن تتحرك في جميع الاتجاهات الثلاثة فحسب، بل أن عدد السيارات في رافعة واحدة لا يقتصر على اثنتين. لقد أجرينا سلسلة من الدراسات الأكاديمية لتقييم أداء LPMSMs في ظل ظروف مختلفة عن طريق المحاكاة. في هذا البحث، وهو ملخص لأعمالنا السابقة مع بعض المدخلات الجديدة، طريقة التحكم لتحقيق الكينماتيكا المطلوبة في ظل رحلة التحميل الكامل، وتأثير المعلمات الكهربائية المختلفة على استهلاك الطاقة، والأهم من ذلك، التحليلي سيتم مناقشة الحل المرتبط بعملية الطوارئ في ظل انقطاع التيار الكهربائي الحقيقي. سيتم أيضًا النظر في نماذج الآلات للمغناطيس الدائم المثبت على السطح والمغناطيس الدائم. هذه في الأساس ورقة مراجعة تعتمد على سلسلة من المنشورات السابقة للمؤلفين.

1. مقدمة

حتى وقت كتابة هذه الورقة، كان أطول مبنى في العالم لا يزال برج خليفة، الذي يقع في دبي. في بداية القرن الحادي والعشرين، اعتبر برجا بتروناس في كوالالمبور، ماليزيا، "الأطول في العالم" حيث يبلغ ارتفاعهما 21 مترًا. ثم في عام 452، أصبح تايبيه 2004 في تايبيه، تايوان، الأطول بارتفاع 101 م. وفي عام 508 انتقل التميز إلى برج خليفة في دبي بارتفاع 2009م. ويمكن بسهولة العثور على مثل هذه السجلات على الموقع الرسمي لمجلس المباني الشاهقة والموائل الحضرية (CTBUH)، الذي تم تشكيله في عام 828. 

قد يكون البطل التالي هو برج جدة (المسمى سابقًا برج المملكة) في جدة بالمملكة العربية السعودية، على الرغم من أنه لا يزال قيد الإنشاء. كان من المقرر في البداية الانتهاء منه في عام 2020، وكان الارتفاع كما تم تصميمه في الأصل حوالي 1,600 متر (حوالي 1 ميل)، ومن ثم أطلق عليه اسم "برج الميل العالي" بشكل غير رسمي. وأظهرت أحدث المعلومات أن ارتفاعه سيصل إلى كيلومتر واحد فقط، ويضم أكثر من 1 طابقًا. تشمل المباني الشاهقة الأخرى الموجودة في العالم ميرديكا 167 في كوالالمبور، ماليزيا، بارتفاع 118 مترًا؛ وبرج شنغهاي في شنغهاي بالصين، ويبلغ ارتفاعه 680 مترًا؛ وأبراج البيت في مكة المكرمة بالمملكة العربية السعودية بارتفاع 632 م.

وإلى جانب هذه الأرقام القياسية العالمية المعاصرة، قد تشمل أرقام أخرى على رأس قائمة "قيد الإنشاء" لعام 2022 مبنى جولدين فاينانس في تيانجين بالصين، والذي من المتوقع أن يبلغ ارتفاعه 597 مترًا؛ مركز جرينلاند جينماو المالي الدولي في ووهان، الصين، ويتوقع ارتفاعه 500 متر؛ ومركز سوتشو تشونغنان في سوتشو، الصين، بارتفاع متوقع يبلغ 500 متر. في واقع الأمر، فإن معظم المباني الشاهقة "قيد الإنشاء" الأعلى تصنيفًا في القائمة موجودة في الصين. ويمكن بسهولة أن نرى أن الاتجاه العالمي في المباني يتنافس على رقم قياسي جديد من حيث الارتفاع.

ورغم أن الارتفاع الرسمي لبرج خليفة يبلغ 828 مترًا، فإن ارتفاع أعلى طابق صالح للسكن داخل المبنى يبلغ 586 مترًا فقط، وهو ما يعادل الطابق 163. بعد قولي هذا، هذا هو الارتفاع المحدد الذي تتطلب خدمة المصعد إليه. ومن المعروف بشكل عام أن المصاعد التقليدية غير فعالة في خدمة المباني الشاهقة، لأنها مضيعة للوقت وباهظة التكلفة. وفقًا لشركة IBM (2010)، بلغ إجمالي الوقت التراكمي الذي يقضيه موظفو المكاتب في انتظار المصاعد في الأشهر الـ 12 الماضية (2009-2010) 92 عامًا في 16 منطقة حضرية في الولايات المتحدة. ومع ارتفاع المباني، يجب أن تخدم المصاعد عددًا أكبر من الركاب. وبالتالي يتطلب المزيد من المصاعد وأعمدة المصاعد. ويرى آشر (2013) أن كل مجموعة إضافية من المصاعد تقلل من مساحة الأرضية المتاحة للإيجار أو البيع، مما يؤدي إلى انخفاض الإيرادات المحتملة للمبنى. يقدم كين يانج (1996)، وهو مهندس معماري وعالم بيئة مشهور، إرشادات بشأن نسبة المساحة المقبولة في المباني الشاهقة، حيث لا تقل مساحة الأرضية الصافية إلى الإجمالية عن 75%، في حين أن الرقم أعلى من 80% إلى 85% ينبغي أن يكون أفضل. ونظرًا لحقيقة أن المصاعد تمثل قيدًا على حجم هذه المباني الشاهقة، فيجب التخلي عن النهج التقليدي الذي يصل إلى سيارتين لكل رافعة. نظرًا لأن المصاعد التقليدية للمباني الشاهقة تعمل بالحبال، فمن المستحيل وضع عدد كبير جدًا من السيارات داخل رافعة واحدة. علاوة على ذلك، عندما يصبح طول حبال الرفع أطول، قد تصل الأشياء بسهولة إلى مستوى الرنين ويصبح اهتزاز الحبال أكبر بكثير أثناء التشغيل (DOE, 2016) لأن التردد الطبيعي لقطعة الحبل يعتمد على الطول (Halliday et al. ، 2015) في حين يستمر هذا الطول في التغير عندما تتحرك السيارة لأعلى ولأسفل. وبالتالي، من الصعب جدًا منع الحبال من الوصول إلى ترددها الطبيعي (Yang et al., 2017).

الاستنتاج البسيط هو أن عربات المصاعد لمثل هذه المصاعد الشاهقة يجب أن تعمل بدون حبال من خلال التلاعب بمحركات خطية. هذه ليست فكرة جديدة. في وقت مبكر من عام 1981، تم تقديم براءة اختراع أمريكية (US 4402386A)، تسمى "مصعد يعمل بالطاقة الذاتية باستخدام محرك كهربائي خطي كثقل موازن". على الرغم من أن هذا النظام لا يزال مقيدًا، إلا أن مجموعة الدفع الرئيسية التقليدية الموجودة في الجزء العلوي من الرافعة غير موجودة. يتم تركيب المحرك الحثي الخطي على ثقل الموازنة الأسطواني المتصل بعربة المصعد بواسطة حبال عبر بكرات أعلى الرافعة (Janovsky, 1993). بمعنى آخر، يتم تزويد ثقل الموازنة بالطاقة لرفع وخفض مقصورة المصعد. تم تقديم أول براءة اختراع بدون حبال في عام 1991 (US 5234079A)، حيث يتم تركيب مغناطيس دائم على جانب مقصورة المصعد ويتم تثبيت ملفات الجزء الثابت على جانب قضبان التوجيه. يواجه الجزء الدوار ذو المغناطيس الدائم للسيارة اللفات الثابتة. عند تشغيله، يمكن إنتاج قوة دفع لأعلى. لا يوجد حبل ولا ثقل موازن، وبالتالي يسهل أكبر عدد ممكن من عربات المصعد المستقلة في نفس الرافعة العمودية. يتم تغطية المغناطيس بطبقة بلاستيكية رقيقة للسماح بسهولة إزالة غبار الحديد المترسب على السطح من وقت لآخر (جانوفسكي، 1993). 

تم استخدام المحركات الخطية في قطاعات صناعية أخرى، ولا سيما نظام السكك الحديدية ذات الرفع المغناطيسي والمحركات الصناعية في المصانع (Boldea et al., 2001; Glatzel et al., 1980; Morizane et al., 2000). في العقد الأخير، تم إجراء المزيد من الدراسات الأكاديمية للمصاعد متعددة السيارات التي تعمل بمحركات خطية (تاكاهاشي وآخرون، 2008؛ أونات، 2010). في دراساتهم، يعتبر الاستخدام الحتمي للمحركات الخطية لقيادة المصاعد بدون حبال أمرًا إيجابيًا. تم أخذ المحركات الحثية الخطية ومحركات الممانعة التبديلية بعين الاعتبار من قبل، لكن نسبة حمولتها إلى الوزن الذاتي كانت منخفضة نسبيًا. ومن ثم، يوصى باستخدام LPMSMs. علاوة على ذلك، فقد تم اقتراح أن جزءًا كبيرًا من التكلفة كان للجزء الثابت لأنه كان يجب أن يمتد على طول الرافعة بالكامل. لذلك، تم اعتماد ترتيب PMSM ذو قلب الهواء مع اللفات الثابتة على طول الرافعة، بينما تم تركيب مغناطيس دائم على عربة المصعد لأنه كان من غير العملي توصيل الكابلات الكهربائية الطويلة بالمحرك، وهو عربة المصعد. وتم اعتماد نوع هالباخ ​​من ترتيب المغناطيس الدائم لتقليل تأثير البروز. 

كان التنفيذ الحقيقي لـ LPMSMs على نظام المصاعد ناجحًا في ألمانيا (Appunn et al., 2018)، والذي سيتم مناقشته بمزيد من التفصيل في القسم التالي.

2. التطبيق الحقيقي لـ LPMSMs على المصاعد

2.1 ™MULTI

ظهر الاسم التجاري MULTI™ لأول مرة في عام 2016 (Appunn et al., 2016)، عندما كان النظام قيد الاختبار في برج اختبار TKE في روتويل، ألمانيا. وفقا لأبون وآخرون. (2016)، تم تركيب واجهة عرض واسعة النطاق حيث تم إجراء التشغيل والاختبار الشامل. بالاسم MULTI، يمكن لكل رافعة أن تستوعب أكبر عدد ممكن من السيارات، وبالتالي تقليل مساحة الرافعات في المباني الشاهقة. تحمل كل عربة مصعد زلاجة في الخلف، والتي تستوعب نير المغناطيس الدائم الثانوي لـ LPMSM، بينما يتكون الجزء الأساسي من وحدات ملفات متعددة في تكوين صفيف مزدوج موضوعة على طول الرافعة (الرافعات). يتم تنشيط جميع الملفات بواسطة وحدات عاكسة تعتمد على IGBT كما يتم توزيعها على طول الرافعات. من خلال التكوين المزدوج، تعمل ثماني وحدات تحكم في المحركات ووحدات الملفات في سيارة واحدة. 

يمكن وضع أربعة مبادلات عند تقاطعات القضبان الرأسية والأفقية للرافعات. يمكن للزلاجة الموجودة في الجزء الخلفي من كل سيارة أن تدور بمقدار 90 درجة عند منصة دوارة، أي المبادل الموجود على القضبان. كل مبادل عبارة عن جهاز دوار مباشر يقوم بتدوير الزلاجة والمحرك الخطي بينما تظل السيارة في وضع عمودي بواسطة التعشيق. بعد ذلك، يمكن للسيارة أن تتحرك أفقيًا حتى تصل إلى مبادل آخر حيث يمكن إعادة الزلاجة إلى اتجاهها الرأسي.

يعد استشعار موضع السيارة ذا أهمية قصوى حيث يتم استخدام مستشعر خاص، وهو التأثير المتبادل بين المقياس الموجود على السيارة ورؤوس المستشعر على طول الرافعة. دقة استشعار الموقع تصل إلى ميكرومتر. وقد تم تجهيز كل سيارة بنظامين للفرملة الميكانيكية، أي فرامل التشغيل ومعدات الأمان. وفقا لأبون وآخرون. (2016)، تم إجراء التشغيل التجريبي بسيارتين ضمن سيناريوهين. في السيناريو الأول، سُمح لسيارتين بأوزان مختلفة بالتحرك لأعلى ولأسفل معًا على طول رافعتين عموديتين مستقلتين بسرعة مقدرة 5 م/ث ومعدل تسارع 1.2 م/ث². هنا، تم استهلاك ذروة الطاقة الكهربائية، وتم قياس واختبار فعالية الطاقة العازلة. في السيناريو الثاني، كانت ثلاث سيارات ذات أوزان مختلفة تتحرك على طول الرافعات الرأسية والأفقية بسرعة رأسية قدرها 5 م/ث وسرعة أفقية قدرها 0.2 م/ث؛ كان الحد الأقصى للتسارع 1.2 م / ث² و 0.4 م / ث^2, على التوالي.

لتسهيل بناء مصاعد مماثلة بدون حبال باستخدام LPMSMs، قد تكون هناك حاجة إلى بعض التقنيات التي طورها آخرون، كما هو موضح أدناه.

2.2 تحسين في التوجه LPMSM

وفقا لتسوي وآخرون. (2020) وهو وآخرون. (2021)، يعد LPMSM على الوجهين مرشحًا أفضل للمصاعد بدون حبال نظرًا لكثافة الدفع العالية لكل وحدة طول، وإلغاء القوة العادية على الوجهين واستقرار الدفع بشكل أفضل ضد تقلبات الفجوة الهوائية. ومع ذلك، نظرًا لأن دقة التثبيت مقيدة، فقد تنحرف فجوة الهواء في أجهزة LPMSM ذات الوجهين أثناء التشغيل، مما يؤدي إلى حدوث مشكلات في التآكل والضوضاء. يمكن أن يؤدي ضبط المجال المغناطيسي لفجوة الهواء لهذه المحركات إلى ضبط القوة الطبيعية (Pang et al., 2021; Cao et al., 2021) بحيث تعود فجوة الهواء إلى وضع التوازن ويمكن تقليل التأثير الناتج عن انحراف فجوة الهواء هذا. مخفض. لذلك، يعد كل من ناتج الدفع وأنظمة القوة العادية ضروريين لـ LPMSMs على الوجهين. تم تطوير LPMSM الموجه بالتعليق (Xu et al.، 2022) حيث تم دمج محرك القطب البارز ومحرك مغنطيس DC معًا مع إضافة ملف إثارة DC إلى القلب الثانوي. 

وكان النهج الآخر هو اعتماد تحليل العناصر المحدودة لتحسين القوة المتوسطة مع تقليل تموجات القوة الناتجة عن التشبع عن طريق إعادة ترتيب ملفات عضو الإنتاج وفقًا لتقنية نجمة الفتحات المعدلة (Souissi et al., 2021).

2.3 تصميم حاكم السرعة الزائدة

كما ذكرنا من قبل، تم تجهيز MULTI بمعدات السلامة لأغراض الطوارئ. مع مراعاة هذا التشغيل، يلزم وجود منظم حساس للسرعة الزائدة. لم يعد منظم السرعة الزائدة التقليدي عمليًا فيما يتعلق بالمصاعد التي لا تحتوي على حبال. تم إجراء تحليل نظري وتجريبي لمنظم السرعة الجديد بدون تلامس وبدون حبال (Onat A. et al., 2022). من خلال معالجة القوة الحثية الكهرومغناطيسية لقياس سرعة حركة السيارة، يتم تشغيل المستشعر ميكانيكيًا بواسطة قوى التيار الدوامي ويكون تشغيله مستقلاً عن الإمداد الطبيعي بالكهرباء، وبالتالي تصميم آمن من الفشل. يتم استخدام طريقتين لتحسين الحساسية. أولاً، تتولد قوى التيار الدوامي من خلال تداخل متغير للمغناطيس فوق لوحة التفاعل، مما يجعل العلاقة بين السرعة والقوة غير خطية. ثانيًا، يتم تعديل قوى التيار الدوامي بواسطة السرعة للحصول على تأثيرات الرنين الميكانيكي.

3. دراسة نظرية لتطبيقات LPMSM 

3.1 نموذج الآلة

نموذج الآلة الخاص بـ LPMSM يشبه إلى حد كبير نموذج الآلة الدوارة (So et al., 2018)، الشكل 1. اللفات الثابتة ثلاثية الطور (1-2-3) التي سيتم تنشيطها بواسطة عاكس IGBT هي أولاً تحويلها إلى نظام ثابت ثنائي الطور (دي كيو) وأخيرًا إلى نظام دوار ثنائي الطور (dq) من خلال تحولات كلارك بارك الشهيرة. يتم اختيار نظام الدوران هذا ليكون متزامنًا مع سرعة الدوار.   

يتم تمثيل كل لف بما يعادل R_s-L_d-L_q دوائر متسلسلة. يُشار إلى الجهد اللحظي المطبق على كل ملف بالرمز u_x, بينما الحالي بواسطة i_x حيث x = 1، 2، 3، D، Q، d أو q. ج_f هو التدفق المغناطيسي للمغناطيس الدائم على الجزء الدوار، أي التدفق الثانوي لـ LPMSM. 

ووفقاً لـ (So et al., 2018)، الطاقة الكهرومغناطيسية، P_em، والقوة الكهرومغناطيسية الخطية، F_emيتم إعطاء المحرك بالمعادلة 1.

هنا، v هي السرعة الخطية للملف الثانوي، وp هو عدد الأقطاب، وΨ هي خطوة القطب._d رابط التدفق على طول المحور d، Ψ_q رابط التدفق المغناطيسي على طول المحور q و Ψ_f يتم قياس ارتباط التدفق المغناطيسي للمغناطيس الدائم بالويبر. ل_d و أنا_q هي محاثات عضو الإنتاج على طول المحور d والمحور q، على التوالي. لا يحتوي الجزء الثانوي، أو الجزء المتحرك، على ملف، بل يحتوي فقط على مغناطيس دائم مع وصلة تدفق، Ψ_f على طول المحور d ولا يوجد مغناطيس دائم على طول المحور q. ومن ثم، فإن إجمالي ارتباط التدفق على طول المحور d، Ψ_d = لام_d i_d + Ψf ورابط التدفق الإجمالي على طول المحور q، Ψq = Lq iq. دع Ψ_s يكون مجموع ناقلات Ψ_d و Ψ_q، و δ تكون الزاوية بين Ψ_s و Ψ_dلدينا المعادلة 2 للتوجه الخطي. إذا لم يكن هناك بروز في المرحلة الثانوية، أي فجوة هوائية منتظمة بين الجزء الثابت والعضو الدوار، فلدينا L_d = لام_q = لام_s. المعادلة 2 تصبح المعادلة 3.

وهذا ما يفسر سبب تشغيل التحكم التقليدي في PMSM أو LPMSM حول التيار على طول المحور q فقط لتحديد عزم الدوران المناسب أو الدفع الصحيح. من المعادلة 3، من الواضح أنه يمكن الحصول على قوة دفع أكبر عن طريق زيادة التيار على طول المحور q والتدفق المغناطيسي الطبيعي للمغناطيس الدائم. ومع ذلك، فإن تركيب مغناطيس دائم ذو تدفق عالي أمر مكلف. 

3.2 النظر في استهلاك الطاقة

وفقا لذلك وآخرون. (2018)، وجد أن استهلاك الطاقة لمصعد بدون حبال يعتمد على LPMSM يعتمد على L_s (تم افتراض عدم البروز)، R_s و Ψ_f. ويبين الجدول 1 المعلمات الحركية المستخدمة لتنفيذ المحاكاة وتم اعتماد الحركية القياسية، أي رحلة تحميل كاملة تتكون من سبع عمليات، وهي الرعشة، والتسارع، والرعشة، والسرعة المقدرة، والرعشة، والتباطؤ، والرعشة، على التوالي. 

ويبين الجدول 2 أنه تمت محاكاة 18 حالة، أي ثلاث حالات مختلفة من نوع R_s، ثلاثة L مختلفة_s واثنين مختلفة Ψ_f. توضح النتائج في الجدول 2 والشكل 2 استهلاك الطاقة أو الطاقة مقابل السرعة. يتم تصنيف النتائج إلى خمس مجموعات، وهي A وB وC وD وE. وهناك ثماني حالات من المجموعة E غير مستقرة. لذلك، لا يمكن تصوير الأداء في الشكل 2. لذلك، تم توضيح 10 حالات فقط في الشكل 2. عندما L_s و/أو ر_s مرتفعة، تصبح العملية غير مستقرة. عندما Ψ_f مرتفع بينما R_s و أنا_s منخفضة، ويمكن تحقيق أداء عالي الكفاءة. 

3.3 الكبح المتجدد

في ظل التشغيل العادي، وبسبب عدم وجود الحبال والأثقال الموازنة، يجب أن يتم فرملة المصعد الذي لا يحتوي على حبال تحت وضع التجديد عندما يتحرك للأسفل. وبطبيعة الحال، إذا كانت السيارة MULTI مزودة بفرامل ميكانيكية، فلا يمكن استخدامها إلا عند توقف السيارة بالكامل. علاوة على ذلك، في حالة الطوارئ عندما يكون هناك انقطاع حقيقي في الطاقة، يجب أن تكون الفرامل المتجددة هي الوسيلة الأولى على الرغم من أن MULTI قد تكون مجهزة بمعدات أمان ميكانيكية.

تم تحليل قوة الكبح الناتجة في عملية الكبح المتجدد وتم استخلاص التعبير عن مسافة الكبح الدنيا للفرملة الآمنة للمصعد (Gao et al., 2019). في هذا البحث، وباستخدام طريقة العناصر المحدودة، تم تحليل العلاقة بين قوة الكبح وسرعة سقوط السيارة أثناء عملية الكبح المتجدد ودراسة تأثير المقاومة التسلسلية الخارجية وطول فجوة الهواء الحركية على قوة الكبح. 

وفقًا لجانوفسكي (1993)، يمكن أن تكون الملفات الأولية المرتبطة بجانب قضبان التوجيه الموصوفة في براءة الاختراع الأمريكية 5234079A قصيرة الدائرة أثناء حدث انقطاع التيار الكهربائي لإجراء الكبح الديناميكي. وقد قيل، إذا كانت نسبة مقاومة الملف الأساسي 5%، فيمكن الحفاظ على سرعة الهبوط عند 5% من القيمة المقدرة أو أقل.

تم اشتقاق صيغة لتحديد سرعة السقوط النهائية للمصعد في ظل هذه الحالة، كما هو موضح في المعادلة 4.

هنا M هي الكتلة الكاملة للسيارة بما في ذلك كل شيء، أي القفص والمرافق والحمولة الكاملة. الخامس- هي السرعة النهائية. ومن خلال حل المعادلة التربيعية 4، من الممكن تقدير هذه السرعة الطرفية بناءً على معلمات الآلة. وتظهر نتائج المحاكاة ضمن مجموعات مختارة في الشكل 3. ويمكن ملاحظة أنه يمكن الحصول على سرعة طرفية منخفضة جدًا - أقل من سرعة الصيانة العادية - مع رقم قطب أقل، و R أصغر_s و أنا_s. في ظل سرعة السقوط الطرفية المنخفضة هذه، يمكن تقليل العبء على تصميم معدات السلامة الميكانيكية بشكل كبير. تم اقتراحه في لذلك وآخرون. (2018) أنه يمكن استخدام طريقة تغيير القطب هنا.  

3.4 وجود البروز

في كثير من الأحيان لا يمكن تجنب وجود البروز لأنه تصميم شائع في بناء المحركات. تمت إعادة النظر في المعادلة 2. متى، ل_d ≠ ل_q، تصبح القوة الدافعة أكثر تعقيدًا لأنها تعتمد على كل من sinδ وsin(2δ). ومن ثم، مطلوب خوارزمية تحكم أكثر تعقيدًا. تمت دراسة هذا الوضع من قبل المؤلفين (So et al., 2019). عندما لا يكون هناك بروز، تعتبر وحدتي تحكم جيدتين بما فيه الكفاية (So et al., 2018)، واحدة بالنسبة لي_d وواحد لأني_q. في كثير من الأحيان، أنا_d تم ضبطه ليكون أقرب إلى الصفر قدر الإمكان للحصول على نسبة عزم دوران أعلى إلى التيار. مع البروز، تمت إضافة وحدة تحكم أخرى لتوفير نقطة الضبط لـ i_q بينما نقطة التحديد i_d ظل ثابتا. في واقع الأمر، فإن فكرة الحد الأقصى لعزم الدوران لكل طريقة تيار عضو الإنتاج المقترحة للمحركات الدوارة المتزامنة الدائمة (موريموتو وآخرون، 1994) يمكن أيضًا اعتمادها هنا من أجل LPMSMs لتحديد العلاقة المرغوبة بين i_d و انا_q كلما كنت_q التغييرات استجابة لتغيرات عزم الدوران. 

4. اختتام

في هذه الورقة، يتم تسليط الضوء على الأسباب المنطقية التي تجعل المصاعد بدون حبال القائمة على LPMSMs ستصبح الاتجاه المستقبلي، يليها وصف موجز للعرض الفريد في العالم. بعد ذلك، تتم مناقشة التقنيات المختلفة المستخدمة لتحقيق مثل هذا النظام، بما في ذلك تصميم منظم السرعة الزائدة وتحسين دفع أجهزة LPMSM بواسطة الآخرين. بعد ذلك، تمت مراجعة موجزة للدراسات السابقة المختلفة عن طريق المحاكاة التي أجراها مؤلفو هذه الورقة مع التركيز على استهلاك الطاقة، والكبح المتجدد وبروز القطب. ومن المأمول أن يتمكن المزيد من الباحثين من النظر في تصميم المصعد المستقبلي هذا لتحسين أنظمة خدمات المباني الشاهقة.

مراجع حسابات

[1] Appunn R.، Frantzheld J.، Jetter M. and Loser F. (2018)، "متظاهر مصعد متعدد الحبال في برج اختبار روتويل"، أنظمة النقل والتكنولوجيا، المجلد. 4، رقم 3، 80-89.

[2] Appunn R., Frantzheld J., Gerstenmeyer S., Jetter M. and Loser F. (2016), “Multi - new technology of a people transport system for mid and high-rise buildings”, Proceedings of MAGLEV 2016, the 23rd International Conference, Berlin. 

[3] آشر ك. (2013)، المرتفعات: تشريح مدينة، كتب بينجوين، نيويورك، 32-96.

[4] بولديا آي ونصار س. (2001)، الأجهزة الكهرومغناطيسية ذات الحركة الخطية، تايلور وفرانسيس، نيويورك

[5] Cui F., Xun Z., Xu W., Zhou W. and Liu Y. (2020)، "تحليل مقارن للمحركات المتزامنة الخطية ذات المغناطيس الدائم الثنائي ذات الهياكل المختلفة"، معاملات CES على الآلات والأنظمة الكهربائية، المجلد . 4، رقم 2، 142-150.

[6] Cao L., Chau KT, Lee CHT, Liu W. and Ching TW (2021), "تحليل تعديل مجال فجوة الهواء في آلات التحول التوافقي المتوازية الهجينة"، IEEE Trans. على المغناطيس، المجلد. 57، رقم 2، 1-6.

[7] وزارة الطاقة (2016)، كيف يعمل ماجليف، Energy.gov/articles/how-maglev-works.

[8] Gao Y., Xu X., Lu J., Sun Z., Chen S. and Liu Z. (2019)، "تحليل خصائص فرامل استهلاك الطاقة لنظام المصاعد متعدد السيارات"، وقائع المؤتمر الدولي الثاني والعشرون لعام 2019 حول الآلات والأنظمة الكهربائية، دوى: 22/ICEMS.10.1109.

[9] Glatzel K. and Schulz H. (1980)، "النقل: وعد ماجليف، ستستمر الاختبارات مع مركبة عالية السرعة ومسار يشتمل على محرك خطي"، IEEE Spectrum، المجلد. 17، 63-66.

[10] هاليداي د.، ريسنيك ر. ووكر ج. (2013)، أساسيات الفيزياء، الطبعة العاشرة، وايلي، نيويورك

[11] Hu C., Cui H., Li X., Liu X. and Huang S. (2021)، "تحسين خصائص الدفع للمحرك المتزامن الخطي ذو المغناطيس الدائم استنادًا إلى التحسين متعدد الأهداف"، وقائع 2021 الندوة الدولية الثالثة عشرة حول المحركات الخطية للتطبيقات الصناعية، 13-1.

[12] غرفة أخبار IBM (2010)، "استطلاع IBM يُظهر نقاط القوة والثغرات في مباني المكاتب الأمريكية"، 03.ibm.com/press/us/en/pressrelease/30191.wss.

[13] جانوفسكي إل. (1993)، التصميم الميكانيكي للمصاعد، الطبعة الثانية، إليس هوروود، نيويورك، 2.

[14] موريموتو إس.، سانادا إم. وتاكيدا واي. (1994)، "التشغيل واسع السرعة للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم الداخلي مع منظم تيار عالي الأداء"، تطبيقات IEEE Trans Industry، المجلد. 30، رقم 4، 920-926.

[15] Morizane T., Kimura N. and Taniguchi K. (2000)، "التحكم المتزامن في الدفع والإرتفاع للمحرك التعريفي الخطي في نظام ماجليف جديد"، وقائع المؤتمر الدولي الثالث لإلكترونيات الطاقة والتحكم في الحركة، المجلد. 3، بكين، IEEE، CES وNSFC، أغسطس، 1-127.

[16] Onat A., Kazan E. and Takahashi N. et al (2010)، "تصميم وتنفيذ محرك خطي للمصاعد متعددة السيارات"، IEEE/ASME Transactions on Mechatronics، المجلد. 15، 685-693.

[17] Onat A. and Markon S. (2022)، "التحليل النظري والتجريبي لمستشعرات السرعة غير التلامسية ذات التيار الدوامي للمصاعد ذات المحركات الخطية"، مجلة IEEE Sensors، المجلد. 22، رقم 7، 6345-6352.

[18] Pang L., Zhao C. and Shen H. (2021), "خصائص ضبط المجال المغناطيسي لآلة متزامنة للإثارة الهجينة مع تراكم عرضي للمسار المغناطيسي تحويلة المجال المغناطيسي"، وقائع 2021 المؤتمر الدولي الرابع والعشرون للآلات الكهربائية والأنظمة، 24-1538.

[19] So A. and Chan WL (2018)، "دراسة للمصاعد الخطية التي تعمل بدون حبال،" أبحاث وتكنولوجيا خدمات البناء الهندسية، المجلد. 40، رقم 1، doi.org/10.1177/0143624418797604.

[20] So A. and Chan WL (2019)، "مزيد من الدراسة للمصاعد الخطية التي تعمل بدون حبال مع مراعاة العيوب عن طريق المحاكاة"، أبحاث وتكنولوجيا خدمات البناء، دوى: 10.1177/0143624419840767.

[21] السويسي أ.، عبد الناظر إ. والمصمودي أ. (2021)، "حول تعزيز إنتاج الدفع للـ lpmsms: التطبيق على المصاعد التي لا تحتوي على حبال"، وقائع 2021 المؤتمر الدولي السادس عشر حول المركبات البيئية والطاقات المتجددة، دوى: 16 / EVER10.1109. 52347.

[22] Takahashi N., Yamada T. and Miyagi D. et al (2008)، "دراسة أساسية للتصميم الأمثل للمحرك الخطي للمصاعد بدون حبال"، وقائع المؤتمر الدولي السابع للحوسبة في الكهرومغناطيسية، برايتون، IET، أكتوبر ، 7-202.

[23] Xu X., Zhang Y., Feng H., Zhao Y. and Zhou M. (2022), "تصميم التحسين متعدد الأهداف لمحرك خطي متزامن بمغناطيس دائم موجه بالتعليق للمصعد بدون حبال"، IET Electrical Power التطبيقات، وايلي، دوى: 10.1049/elp2.12247.

[24] يانغ د.، كيم ك.، كواك إم كيه ولي. S. (2017)، "النمذجة الديناميكية والتجارب على الاهتزازات المقترنة بحبال البناء والمصاعد"، J. Sound & Vibration، المجلد. 390، ص 164-191.

[25] Yeang K. (1996)، دراسة ناطحة السحاب من الناحية المناخية الحيوية: كتاب تمهيدي للتصميم، إصدارات الأكاديمية، لندن.