Doğrusal motorlu elektrikli aktüatör

Elektrik motorlarının çoğu dönerdir. Aynı zamanda, üretim makinelerinin birçok çalışma organı, işlerinin teknolojisine göre öteleme (örneğin, konveyörler, konveyörler vb.) veya ileri geri (metal kesme makinelerini, manipülatörleri, pistonları ve diğer makineleri beslemek için mekanizmalar) gerçekleştirmelidir. ).

Dönme hareketinin öteleme hareketine dönüştürülmesi, özel kinematik bağlantılar aracılığıyla gerçekleştirilir: vida somunu, küresel vidalı dişli, kremayer dişli, krank mekanizması ve diğerleri.

İş makinesi imalatçılarının, ileri ve ileri geri hareket eden çalışma gövdelerini tahrik etmek için rotoru doğrusal olarak hareket eden motorları kullanmak istemesi doğaldır.

Şu anda, elektrikli sürücüler lineer asenkron, valf ve step motorlar… Prensip olarak, silindirik statoru bir düzlemde doğrusal olarak hareket ettirerek bir döner motordan herhangi bir tür doğrusal motor oluşturulabilir.

Asenkron motor statorunu bir düzleme çevirerek bir lineer endüksiyon motorunun yapısı hakkında fikir edinilebilir. Bu durumda, statorun mıknatıslanma kuvvetlerinin vektörü, stator açıklığı boyunca doğrusal olarak hareket edecektir, yani. bu durumda statorun dönen (geleneksel motorlarda olduğu gibi) değil, hareket eden bir elektromanyetik alanı oluşur.

İkincil bir eleman olarak, stator boyunca küçük bir hava boşluğu ile yerleştirilmiş bir ferromanyetik şerit kullanılabilir. Bu şerit bir hücre rotoru görevi görür. İkincil eleman, hareketli stator alanı tarafından taşınır ve doğrusal mutlak kayma miktarı kadar stator alanının hızından daha düşük bir hızda doğrusal olarak hareket eder.

Hareket eden elektromanyetik alanın doğrusal hızı,

burada τ, m — kutup aralığı — lineer asenkron motorun bitişik kutupları arasındaki mesafe.

İkincil eleman hızı

burada sL — bağıl doğrusal kayma.

Motor standart frekans voltajıyla beslendiğinde, ortaya çıkan alan hızları yeterince yüksek olacaktır (3 m/s'den fazla), bu da bu motorların endüstriyel mekanizmaları çalıştırmak için kullanılmasını zorlaştırır. Bu tür motorlar, yüksek hızlı taşıma mekanizmaları için kullanılır. Doğrusal endüksiyon motorunun daha düşük çalışma hızlarını ve hız kontrolünü elde etmek için, sargılarına bir frekans dönüştürücü ile güç verilir.

Pirinç. 1. Doğrusal tek eksenli motorun tasarımı.

Lineer endüksiyon motoru tasarlamak için çeşitli seçenekler kullanılır. Bunlardan biri Şek. 1.Burada, ikincil eleman (2) - çalışma gövdesine bağlı bir bant, stator 3 tarafından oluşturulan hareketli bir elektromanyetik alanın etkisi altında kılavuzlar 1 boyunca hareket eder. stator alanındaki önemli kaçak akımlarla ilişkilidir, bunun sonucunda motorun cosφ'si düşük olur.

İncir. 2. Silindirik lineer motor

Stator ve ikincil eleman arasındaki elektromanyetik bağlantıyı artırmak için, ikincil eleman iki stator arasındaki yuvaya yerleştirilir veya motor bir silindir olarak tasarlanmıştır (bkz. Şekil 2).Bu durumda, motor statoru bir borudur. (1), içinde stator sargısı olan silindirik sargılar (2) bulunmaktadır. Ferromanyetik rondelalar 3, manyetik devrenin parçası olan bobinlerin arasına yerleştirilmiştir. İkincil eleman, yine ferromanyetik bir malzemeden yapılmış boru şeklinde bir çubuktur.

Lineer endüksiyon motorları, stator hareket ederken sekonderin sabit olduğu ters bir tasarıma da sahip olabilir. Bu motorlar genellikle araçlarda kullanılmaktadır. Bu durumda ikincil eleman olarak bir ray veya özel bir bant kullanılır ve stator hareketli bir taşıyıcı üzerine yerleştirilir.

Doğrusal asenkron motorların dezavantajı, düşük verimlilik ve buna bağlı olarak, özellikle ikincil elemanda (kayma kayıpları) enerji kayıplarıdır.

Son zamanlarda, asenkron ek olarak kullanılmaya başlandı. senkron (valf) motorlar… Bu tip bir lineer motorun tasarımı, şekil 2'de gösterilene benzer. 1. Motorun statoru bir düzlem haline getirilir ve sekonder üzerine kalıcı mıknatıslar yerleştirilir.Statorun hareketli bir parça olduğu ve sabit mıknatıslı ikincil elemanın sabit olduğu ters çevrilmiş bir tasarım varyantı mümkündür. Stator sargıları, mıknatısların göreli konumuna bağlı olarak anahtarlanır. Bu amaçla, tasarımda bir konum sensörü (4 - Şekil 1'de) sağlanmıştır.

Doğrusal kademeli motorlar, konumsal sürücüler için de etkin bir şekilde kullanılır. Kademeli motorun statoru düzlemde konuşlandırılırsa ve ikincil eleman, üzerinde kanalların frezelenmesiyle dişlerin oluşturulduğu bir plaka şeklinde yapılırsa, stator sargılarının uygun şekilde anahtarlanmasıyla ikincil eleman çalışacaktır. adımı çok küçük olabilen - bir milimetrenin kesirlerine kadar - ayrık bir hareket. Tersine çevrilmiş bir tasarım genellikle ikincil sabit olduğunda kullanılır.

Doğrusal kademeli motorun hızı, diş ayrımı τ değeri, m faz sayısı ve anahtarlama frekansı ile belirlenir.

Viteslerin bölünmesi ve sıklığındaki artış teknolojik faktörlerle sınırlı olmadığı için yüksek hareket hızlarının elde edilmesi zorluk yaratmaz. Adımın stator ile ikincil arasındaki boşluğa oranı en az 10 olması gerektiğinden, minimum τ değerinde kısıtlamalar mevcuttur.

Ayrı bir sürücünün kullanılması, yalnızca doğrusal tek boyutlu hareket gerçekleştiren mekanizmaların tasarımını basitleştirmeye izin vermez, aynı zamanda tek bir sürücü kullanarak iki veya çok eksenli hareketler elde etmeyi de mümkün kılar.Hareketli parçanın statoru üzerine iki sarım sistemi ortogonal olarak yerleştirilirse ve ikincil elemanda iki dikey yönde oluklar yapılırsa, hareketli eleman iki koordinatta, yani bir düzlemde hareket sağlar.

Bu durumda hareketli eleman için destek oluşturma sorunu ortaya çıkar. Bunu çözmek için bir hava yastığı kullanılabilir - hareketli elemanların altındaki boşluğa verilen havanın basıncı. Doğrusal kademeli motorlar, nispeten düşük itme gücü ve düşük verimlilik sağlar. Ana uygulama alanları ışık manipülatörleri, hafif montaj makineleri, ölçüm makineleri, lazer kesim makineleri ve diğer cihazlardır.