Električni aktuator s linearnim motorima

Većina elektromotora su rotacijski. Istodobno, mnoga radna tijela proizvodnih strojeva moraju, prema tehnologiji svog rada, obavljati translatorno (na primjer, transporteri, transporteri itd.) ili klipno (mehanizmi za napajanje strojeva za rezanje metala, manipulatora, klipova i drugih strojeva). ).

Transformacija rotacijskog kretanja u translatorno kretanje provodi se pomoću posebnih kinematskih veza: vijčane matice, sfernog vijčanog zupčanika, zupčane letve, koljenastog mehanizma i dr.

Prirodno je da konstruktori radnih strojeva žele koristiti motore čiji se rotor giba linearno za pogon radnih tijela koja vrše naprijed i povratno kretanje.

Trenutno se električni pogoni razvijaju pomoću linearnih asinkronih, ventilskih i koračni motori… U principu, bilo koja vrsta linearnog motora može se oblikovati iz rotacijskog motora linearnim pomicanjem cilindričnog statora u ravnini.

Ideja o strukturi linearnog indukcijskog motora može se dobiti okretanjem statora indukcijskog motora u ravninu. U tom će se slučaju vektor magnetizirajućih sila statora gibati linearno duž raspona statora, tj. u ovom slučaju, ne formira se rotirajuće (kao u konvencionalnim motorima), već putujuće elektromagnetsko polje statora.

Kao sekundarni element može se koristiti feromagnetska traka smještena s malim zračnim rasporom duž statora. Ova traka djeluje kao stanični rotor. Sekundarni element nošen pokretnim poljem statora kreće se linearno brzinom manjom od brzine polja statora za iznos linearnog apsolutnog klizanja.

Linearna brzina putujućeg elektromagnetskog polja bit će

gdje je τ, m — korak polova — udaljenost između susjednih polova linearnog asinkronog motora.

Brzina sekundarnog elementa

gdje je sL — relativno linearno klizanje.

Kada se motor napaja naponom standardne frekvencije, rezultirajuće brzine polja bit će dovoljno visoke (više od 3 m/s), što otežava korištenje ovih motora za pogon industrijskih mehanizama. Takvi se motori koriste za transportne mehanizme velike brzine. Kako bi se postigle manje brzine rada i regulacija brzine linearnog asinkronog motora, njegovi se namoti napajaju pomoću pretvarača frekvencije.

Riža. 1. Dizajn linearnog jednoosnog motora.

Za projektiranje linearnog indukcijskog motora koristi se nekoliko opcija. Jedan od njih prikazan je na sl. 1.Ovdje se sekundarni element (2) - traka povezana s radnim tijelom, kreće duž vodilica 1 pod djelovanjem putujućeg elektromagnetskog polja koje stvara stator 3. Međutim, ovaj je dizajn prikladan za montažu s radnim strojem, povezan je sa značajnim strujama curenja polja statora, zbog čega će cosφ motora biti nizak.

sl. 2. Cilindrični linearni motor

Da bi se povećala elektromagnetska veza između statora i sekundarnog elementa, potonji se postavlja u utor između dva statora, ili je motor dizajniran kao cilindar (vidi sliku 2). U ovom slučaju, stator motora je cijev (1), unutar kojeg se nalaze cilindrični namoti (2) koji su namot statora. Feromagnetske podloške 3 smještene su između zavojnica koje su dio magnetskog kruga. Sekundarni element je cjevasta šipka, koja je također izrađena od feromagnetskog materijala.

Linearni indukcijski motori također mogu imati obrnuti dizajn gdje sekundar miruje dok se stator kreće. Ovi se motori uglavnom koriste u vozilima. U ovom slučaju, kao sekundarni element koristi se tračnica ili posebna traka, a stator se postavlja na pomični nosač.

Nedostatak linearnih asinkronih motora je niska učinkovitost is time povezani gubici energije, uglavnom u sekundarnom elementu (gubici klizanja).

Nedavno su se počeli koristiti osim asinkronih sinkroni (ventilni) motori… Dizajn linearnog motora ovog tipa sličan je onom prikazanom na sl. 1. Stator motora je okrenut u ravninu, a na sekundar su postavljeni permanentni magneti.Moguća je inverzna varijanta dizajna gdje je stator pomični dio, a sekundarni element trajnog magneta nepomičan. Namoti statora se preklapaju ovisno o međusobnom položaju magneta. U tu svrhu, u dizajnu je predviđen senzor položaja (4 — na slici 1).

Linearni koračni motori također se učinkovito koriste za pozicijske pogone. Ako je stator koračnog motora razmješten u ravnini, a sekundarni element izrađen u obliku ploče, na kojoj su glodanjem kanala oblikovani zupci, tada će uz odgovarajuće preklapanje namota statora sekundarni element izvršiti diskretno kretanje, čiji korak može biti vrlo mali - do frakcija milimetra. Obrnuti dizajn često se koristi tamo gdje je sekundar stacionaran.

Brzina linearnog koračnog motora određena je vrijednošću razmaka zuba τ, brojem faza m i frekvencijom preklapanja

Postizanje velikih brzina kretanja ne stvara poteškoće, budući da povećanje podjele i učestalosti zupčanika nije ograničeno tehnološkim čimbenicima. Postoje ograničenja za minimalnu vrijednost τ, budući da omjer uspona i razmaka između statora i sekundara mora biti najmanje 10.

Korištenje diskretnog pogona omogućuje ne samo pojednostavljenje dizajna mehanizama koji izvode linearno jednodimenzionalno gibanje, već također omogućuje dobivanje pokreta s dvije ili više osi pomoću jednog pogona.Ako su dva sustava namota postavljena pravokutno na stator pomičnog dijela, au sekundarnom elementu izvedeni utori u dva okomita smjera, tada će pomični element vršiti diskretno kretanje u dvije koordinate, tj. osigurati kretanje u ravnini.

U tom slučaju nastaje problem stvaranja potpore za pomični element. Za njegovo rješavanje može se koristiti zračni jastuk - pritisak zraka koji se dovodi u prostor ispod pokretnih elemenata. Linearni koračni motori daju relativno nizak potisak i nisku učinkovitost. Njihova glavna područja primjene su manipulatori svjetlom, strojevi za montažu svjetla, mjerni strojevi, strojevi za lasersko rezanje i drugi uređaji.