基于永磁涡流的电梯缓冲结构设计

近年来，随着城市规划的不断完善，高层建筑逐渐成为了现代社会的主要生活场所。电梯的使用已经成为高层建筑不可或缺的辅助设施，而电梯的安全性也成为了社会所关注的重点。针对当前已有电梯缓冲器存在的各种问题及安全隐患，设计了一种基于涡流场的客用电梯缓冲结构。该装置基于永磁涡流制动技术(PM-ECB)和同性磁极相互排斥原理，可以解决现有弹簧缓冲器的性能差，存在风险、液压缓冲器的漏油且其尺寸受高度影响和聚氨酯缓冲器老化不可避免等问题。首先利用Magnet磁场分析软件分析该磁场强度下的缓冲装置是否能承受轿厢重量；然后，采用正交试验方法设计比对不同排列布置方案下磁场力的大小，确定最合适的磁块选择和排列方案。

随着社会经济的高速增长以及人们生活条件和工作要求的提高，电梯已经成为现代社会发展的一种象征，它的制造规模与工作数量已标志着一个国家现代化的程度。为了保证电梯的安全运行，必须设置一些安全装置，这些装置主要有：限速器、安全钳、缓冲器等。若限速器和安全钳及其他保护装置都不作用时，电梯缓冲器是电梯极限位置的最后一道安全保护装置。因此，在正对轿厢的井道底部必须设置一个能吸收大量能量的保护装置，这个装置正是本文重点论述的电梯缓冲器[1]。

市面上现有的电梯缓冲器主要有弹簧缓冲器、液压缓冲器以及聚氨酯缓冲器，都必须在满足上述国家规定标准检验后才可使用，且这类标准比较繁杂，缓冲器中种类结构复杂，检验起来很繁琐，浪费大量人力物力，结果往往也令人不是十分满意。同时上述现有缓冲器均存在一些不足和安全隐患，比如聚氨酯缓冲器，是利用自身塑性变形实现减速，但其老化是不可避免的；弹簧式缓冲器结构虽然简单，但性能较差，缓冲效果不稳定，存在安全隐患；而液压缓冲器对行程的限制比较大，并且可能发生液压油泄露[2]。在这些情况下，乘客的安全就面临着威胁，因此，现在需要一种新型的缓冲器来实现更加安全可靠的保障工作。

2. 总体结构设计 该装置总体方案设计如图1 所示。

该电梯缓冲装置主要由底部缓冲装置、轿厢两部分组成。电动机置于顶端，通过齿轮系传动轴传动。

控制面板固定于机架上。轿厢两侧装有铜板及底部有九块磁块。轿厢导轨位于轿厢两侧，导轨通过导轨支架与井道连接。电磁铁及牵引系统位于轿厢上方，通电牵引轿厢至顶端。底部磁装置两侧装有永磁体， 底部装有与轿厢底部磁性相同的九块磁块。下落过程中由于涡流原理使轿厢下落时减速，轿厢底部和装置底部的同性磁铁相斥产生阻力，最终悬浮于坑道底部。

在电梯发生意外情况时，轿厢下落过程中，整个缓冲装置的工作过程分为三个阶段。第一阶段，轿厢在上下运行过程中发生突发状况，轿厢自由落体。

第二阶段，下图2 中显示的永磁缓冲器包含磁体和导体，永磁体分别安装在检查层、车底和井侧壁上，导体铜导板安装在汽轿厢的两侧外壁上。当轿厢下落到两侧永磁体位置时，铜板与永磁体产生涡流场，开始对轿厢减速，并且下降速度越大，制动力越大，直至制动力与轿厢本身重量相同，此时轿厢速