Sähkötoimilaite lineaarimoottoreilla

Suurin osa sähkömoottoreista on pyöriviä. Samanaikaisesti monien tuotantokoneiden työkappaleiden on työnsä tekniikan mukaan suoritettava translaatiota (esim. kuljettimet, kuljettimet jne.) tai edestakaisin (metallinleikkauskoneiden, manipulaattorien, mäntien ja muiden koneiden syöttömekanismit) ).

Pyörimisliikkeen muuntaminen translaatioliikkeeksi suoritetaan erityisillä kinemaattisilla liitoksilla: ruuvimutteri, pallomainen ruuvivaihde, hammastanko, kampimekanismi ja muut.

On luonnollista, että työkoneiden rakentajat haluavat käyttää moottoreita, joiden roottori liikkuu lineaarisesti, ajamaan eteenpäin ja edestakaisin liikettä suorittavia työkappaleita.

Tällä hetkellä sähkökäyttöjä kehitetään lineaarisella asynkronisella, venttiili- ja askelmoottorit… Periaatteessa minkä tahansa tyyppinen lineaarimoottori voidaan muodostaa pyörivästä moottorista liikuttamalla lineaarisesti sylinterimäistä staattoria tasossa.

Lineaarisen oikosulkumoottorin rakenteesta saa käsityksen kääntämällä oikosulkumoottorin staattori tasolle. Tässä tapauksessa staattorin magnetointivoimien vektori liikkuu lineaarisesti staattorin jänneväliä pitkin, ts. tässä tapauksessa ei muodostu pyörivää (kuten tavanomaisissa moottoreissa), vaan staattorin liikkuvaa sähkömagneettista kenttää.

Toissijaisena elementtinä voidaan käyttää ferromagneettista nauhaa, joka sijaitsee pienellä ilmavälillä staattoria pitkin. Tämä nauha toimii kennoroottorina. Liikkuva staattorikenttä kantaa toissijaista elementtiä ja se liikkuu lineaarisesti nopeudella, joka on pienempi kuin staattorikentän nopeus lineaarisen absoluuttisen luiston verran.

Lineaarisen sähkömagneettisen kentän lineaarinen nopeus on

missä τ, m — napaväli — lineaarisen asynkronisen moottorin vierekkäisten napojen välinen etäisyys.

Toissijaisen elementin nopeus

missä sL — suhteellinen lineaarinen liukuma.

Kun moottoriin syötetään vakiotaajuusjännite, tuloksena olevat kenttänopeudet ovat riittävän suuria (yli 3 m / s), mikä vaikeuttaa näiden moottoreiden käyttöä teollisten mekanismien ohjaamiseen. Tällaisia ​​moottoreita käytetään nopeissa kuljetusmekanismeissa. Lineaarisen oikosulkumoottorin alhaisempien käyntinopeuksien ja nopeuden säädön saavuttamiseksi sen käämit saavat tehon taajuusmuuttajalla.

Riisi. 1. Lineaarisen yksiakselisen moottorin suunnittelu.

Lineaarisen induktiomoottorin suunnittelussa käytetään useita vaihtoehtoja. Yksi niistä on esitetty kuvassa. 1.Tässä toissijainen elementti (2) - työkappaleeseen yhdistetty nauha, liikkuu ohjaimia 1 pitkin staattorin 3 luoman liikkuvan sähkömagneettisen kentän vaikutuksesta. Tämä malli on kuitenkin kätevä asennettavaksi työkoneeseen, se liittyy merkittäviin staattorikentän vuotovirtoihin, minkä seurauksena moottorin cosφ on alhainen.

Kuva. 2. Sylinterimäinen lineaarimoottori

Staattorin ja toisioelementin välisen sähkömagneettisen yhteyden lisäämiseksi jälkimmäinen sijoitetaan kahden staattorin väliseen rakoon tai moottori on suunniteltu sylinteriksi (katso kuva 2) Tässä tapauksessa moottorin staattori on putki. (1), jonka sisällä on sylinterimäiset käämit (2), jotka ovat staattorin käämi. Ferromagneettiset aluslevyt 3 on sijoitettu magneettipiiriin kuuluvien kelojen väliin. Toissijainen elementti on putkimainen sauva, joka on myös valmistettu ferromagneettisesta materiaalista.

Lineaarisilla induktiomoottoreilla voi olla myös käänteinen rakenne, jossa toisio on paikallaan staattorin liikkuessa. Näitä moottoreita käytetään yleensä ajoneuvoissa. Tässä tapauksessa toissijaisena elementtinä käytetään kiskoa tai erityistä nauhaa, ja staattori asetetaan liikkuvalle vaunulle.

Lineaaristen asynkronisten moottoreiden haittana on alhainen hyötysuhde ja siihen liittyvät energiahäviöt, pääasiassa toisioelementissä (luistohäviöt).

Äskettäin niitä alettiin käyttää asynkronisten lisäksi synkroniset (venttiili)moottorit… Tämän tyyppisen lineaarimoottorin rakenne on samanlainen kuin kuvassa 1. 1. Moottorin staattori käännetään tasolle ja kestomagneetit asetetaan toisiopuolelle.Käänteinen rakennevaihtoehto on mahdollinen, jossa staattori on liikkuva osa ja kestomagneettitoisioelementti on paikallaan. Staattorin käämit kytkeytyvät magneettien suhteellisen sijainnin mukaan. Tätä tarkoitusta varten rakenteessa on asentoanturi (4 — kuvassa 1).

Lineaarisia askelmoottoreita käytetään tehokkaasti myös asentokäytöissä. Jos askelmoottorin staattori on sijoitettu tasoon ja toisioelementti on valmistettu levyn muodossa, johon hampaat muodostetaan jyrsimällä kanavia, niin staattorin käämien sopivalla kytkennällä toisioelementti suorittaa diskreetti liike, jonka askel voi olla hyvin pieni - millimetrin murto-osaan. Käänteistä mallia käytetään usein silloin, kun toisioyksikkö on paikallaan.

Lineaarisen askelmoottorin nopeus määräytyy hampaiden erotuksen τ, vaiheiden lukumäärän m ja kytkentätaajuuden perusteella.

Suurten liikenopeuksien saavuttaminen ei aiheuta vaikeuksia, koska vaihteiden jaon ja taajuuden lisääntyminen eivät rajoita teknologiset tekijät. τ:n minimiarvolle on olemassa rajoituksia, koska nousun suhteen staattorin ja toisiopuolen väliseen rakoon on oltava vähintään 10.

Diskreetin käyttölaitteen käyttö mahdollistaa lineaarista yksiulotteista liikettä suorittavien mekanismien suunnittelun yksinkertaistamisen, mutta mahdollistaa myös kahden tai moniakselisen liikkeen saavuttamisen yhdellä käyttölaitteella.Jos kaksi käämijärjestelmää sijoitetaan kohtisuoraan liikkuvan osan staattoriin ja toisioelementtiin tehdään uria kahdessa kohtisuorassa suunnassa, niin liikkuva elementti suorittaa diskreetin liikkeen kahdessa koordinaatissa, ts. tarjota liikettä tasossa.

Tässä tapauksessa syntyy ongelma tuen luomisessa liikkuvalle elementille. Sen ratkaisemiseksi voidaan käyttää ilmatyynyä - liikkuvien elementtien alla olevaan tilaan syötettävän ilman painetta. Lineaariset askelmoottorit tarjoavat suhteellisen pienen työntövoiman ja alhaisen hyötysuhteen. Niiden pääasialliset sovellusalueet ovat valomanipulaattorit, kevyet kokoonpanokoneet, mittauskoneet, laserleikkauskoneet ja muut laitteet.