Электромагнитный линейный двигатель своими руками

Электромагнитный линейный двигатель своими руками

Библиографическая ссылка на статью:
Рахимов А.В. Примеры использования линейных электродвигателей // Современная техника и технологии. 2015. № 11 [Электронный ресурс]. URL: https://technology.snauka.ru/2015/11/7898 (дата обращения: 13.04.2021).

Линейным электродвигателем называется электрический двигатель с одним разомкнутым элементом магнитной системы, обмотка которого развернута. Обмотка создает магнитное поле, с которым взаимодействует второй элемент магнитной системы, выполненный как направляющая деталь, обеспечивающая перемещение подвижной части линейного электродвигателя [1]. Если провести классификацию конструкций линейных электродвигателей, то можно выделить несколько типов. Основные из них – синхронные, асинхронные, электромагнитные, магнитоэлектрические, магнитострикционные и пьезоэлектрические линейные двигатели [3, 7]. По принципу действия они схожи с электродвигателями, создающими вращательное движение. В основном это синхронные, асинхронные и линейные электродвигатели постоянного тока. В линейном электродвигателе существует две части: первичная – неподвижная, получившая название «статор», и вторичная – подвижная, получившая название «якорь». Якорь электродвигателя получает энергию от статора через магнитное поле.

Рисунок 1 – Условная схема преобразования обычного электродвигателя в линейный: 1 –статор (индуктор), 2 ротор (реактивная полоса)

Линейный электродвигатель является основной частью прямого электропривода. Он создан для преобразования электрической энергии в энергию поступательного движения, т. е. без механической передачи. Такой электропривод состоит из средств управления и изменения скорости, что значительно упрощает конструкцию исполнительных органов и позволяет усовершенствовать различные технологические процессы [6, 8]. В линейном электродвигателе имеется, питаемый электрическим током, индуктор, который является первичным элементом, и специальная реактивная полоса – вторичный элемент (рисунок 1). Эти элементы отделены воздушным зазором. Магнитная система линейного электродвигателя представлена обмоткой определенной длинны, которая необходима для создания движущегося вдоль нее магнитного поля. Это и есть неподвижный элемент. Подвижный элемент благодаря взаимодействию с магнитным полем, перемещается вдоль обмотки.

Линейные электродвигатели подразделяются на асинхронные и синхронные. В асинхронном линейном электродвигателе реактивная полоса, выполненная в виде бруска прямоугольного сечения без обмоток, закрепленная вдоль путепровода, над которым перемещается электровоз, перемещающий подвижную часть (индуктор) двигателя. Его магнитопровод выполнен с развернутыми многофазными обмотками, питаемыми от источника переменного тока. Благодаря взаимодействию магнитного поля индуктора с полем реактивной полосы, возникают силы, заставляющие перемещаться с ускорением индуктор относительно неподвижной реактивной полосы. Это перемещение происходит до тех пор, пока скорости перемещения индуктора и бегущего магнитного поля реактивной полосы не сравняются. Преимуществом такой конструкции является размещение более простой в изготовлении реактивной полосы.

Основные достоинства линейного электропривода – это отсутствие механической передачи и вращающихся частей, простота в эксплуатации, большой технический ресурс. К основным недостаткам можно отнести сложность устройства и высокую стоимость изготовления, плохие энергетические показатели, связанные с наличием больших воздушных зазоров в магнитной цепи и ее разомкнутостью.

Наиболее часто используются линейные двигатели в электрическом транспорте. Этому способствует ряд преимуществ. Прямолинейный характер движения подвижной части, подходящий для движения различных транспортных средств. Энергия магнитного поля непосредственно преобразуется в механическую, что позволяет добиться высокого КПД. Важное преимущество линейных электродвигателей состоит в независимости силы тяги от силы сцепления колес с путем. Это невозможно для обычных систем электрической тяги. Благодаря использованию линейных электродвигателей проскальзывание колес исключается, а скорости движения транспорта могут быть довольно высокими и ограничиваются лишь комфортабельностью движения, максимально допустимой скоростью вращения колес, и динамической устойчивостью транспорта и пути.

В приводе механизмов транспортировки грузов различных изделий также применяются линейные асинхронные двигатели. Как правило, это конвейеры, имеющие ленту из металла, которая проходит внутри статоров линейного двигателя, являясь при этом вторичным элементом. Использование линейного электродвигателя позволяет снизить предварительное натяжение ленты и устранить ее проскальзывание, повысить скорость и надежность работы конвейера.

В сваезабивных молотах, используемых при дорожных работах или строительстве, также применяется линейный электропривод. Статор электродвигателя перемещается вдоль стрелы в вертикальном направлении при помощи лебедки. Ударная часть молота является одновременно вторичным элементом двигателя. Для ее подъема двигатель включается таким образом, чтобы бегущее поле было направлено вверх. Когда ударная часть поднимется к крайнему верхнему положению, двигатель отключается, и она опускается вниз на сваю под действием силы тяжести. Иногда двигатель не отключается, а реверсируется, это позволяет увеличить ударную энергию. При заглублении сваи статор двигателя перемещается вниз с помощью лебедки. Электрический молот прост в изготовлении, не требует повышенной точности изготовления деталей, нечувствителен к изменению температуры и может вступать в работу практически мгновенно.

Благодаря появлению линейных электродвигателей, усовершенствованы многие технологические процессы, начиная от создания нового вида гидравлических насосов и заканчивая усовершенствованием машинного доения животных [2, 4, 5]. Развитие науки и техники позволяет упростить выполнение технологических процессов и в конечном итоге снизить издержки производства, что необходимо для повышения конкурентоспособности отечественных производителей товаров.

Купить линейные двигатели

Линейный двигатель является одной из разновидностей электрического двигателя, где подвижная часть линейно перемещается относительно стационарной. На неподвижную часть (первичный элемент) подается электрический ток, создающий магнитное поле. Под действием этого поля в подвижной части (вторичном элементе) возникают вихревые токи, которые, в свою очередь, создают еще одно магнитное поле. При взаимодействии этих магнитных полей возникает сила, направленная вдоль оси линейного двигателя и приводящая его в движение.

Особенностью линейного двигателя является магнитная левитация, то есть создание в вертикальном направлении статической подъемной силы, которая удерживает подвижную часть на небольшом расстоянии от основания. При этом возникает зазор, а движение происходит без непосредственного контакта и, следовательно, без трения.

Части линейного двигателя могут иметь как плоскую, так и цилиндрическую форму. При использовании в промышленном оборудовании параллельно с линейным двигателем часто устанавливаются направляющие качения, это почти не снижает эффективность, но значительно повышает точность и грузоподъемность. Системы линейного перемещения с линейными двигателями зачастую требуют специальных тормозов или стопоров, которые удерживают, сохраняют позицию инструмента или образца при отключении тока.

Есть два основных типа линейных двигателей: с быстрым ускорением и с медленным. Хотя, сравнивая с характеристиками других типов линейных приводов, правильнее было бы сказать «сверхбыстрым» и «быстрым». Линейные двигатели первого типа используются, например, для разгона снарядов в так называемых рельсотронах. Второй тип, о котором как раз и идет речь в данной статье, применяется в поездах на магнитной подушке и системах линейного перемещения.

Осевое усилие промышленных линейных двигателей составляет от нескольких Н до десятков кН. Диапазон скоростей также очень широк – от 10 мкм/с до 15 м/с. Скорость полезного перемещения линейных двигателей может превышать 200 м/мин. Типичные длины хода – десятки-сотни мм, однако ход может достигать 30 м, причем не в транспортной системе, а в обрабатывающем станке. Крайне малое трение и прямое преобразование энергии обеспечивают линейному двигателю КПД свыше 90%.

Линейные двигатели широко используются в прецизионном автоматизированном оборудовании. Это обрабатывающие центры, металлорежущие станки с ЧПУ, например, токарные, сверлильные и фрезерные, лазерные станки для прецизионной резки различных материалов (металла, полимеров, тканей и т.д.). Кроме того, линейные двигатели применяются в многокоординатных системах и роботах, на сборочных производствах, при производстве полупроводников.

Читать еще:  Что такое jz2 двигатель

Основные преимущества линейных двигателей обуславливаются их конструкцией и принципом действия – в них силовое электромагнитное поле напрямую преобразуется в механическую энергию, и отсутствуют лишние движущиеся части. При их работе, даже с учетом высокой эффективности, выделяется много тепла, поэтому нередко используется воздушное или жидкостное охлаждение. По сравнению с винтовыми приводами, линейные двигатели более долговечны, со временем не теряют точности, а также не имеют осевого люфта и почти не создают вибраций. Также необходимо учитывать, что точность перемещения и позиционирования линейных двигателей определяется в первую очередь возможностями системы управления.

Линейные двигатели можно отнести к категории специальных актуаторов, так как они являются специфическими устройствами и довольно дороги. В зависимости от условий применения и предъявляемых требований мы можем предложить вам различные линейные двигатели или другие линейные приводы. Наши технические специалисты проанализируют ситуацию и выберут наиболее подходящее в данном случае устройство.

Линейные прямые приводы – это самые высокие рабочие характеристики для машиностроения

От нуля до 100 км/ч за 2,5 секунды – это эксплуатационные характеристики болида Формулы 1, демонстрирующее ускорение 1,13g. Данные значения вызовут лишь усталую улыбку на лице пользователя прямого привода. Значения ускорения до 10g уже давно являются для них реальными, сопоставимыми со стартом от нуля до 100 км/ч всего за 0,3 секунды.

Где необходимо такое ускорение?

Линейные прямые приводы можно обнаружить как в устройствах сборки и перемещения, так и в автоматике. Стандартными устройствами являются контрольно-измерительные и испытательные машины, подъемно-транспортные системы, закройное и сборочное оборудование, установки для монтажа кристалла, а также установки для испытаний и упаковочные установки в серверной области полупроводниковой отрасли.

Как работает линейный прямой привод?

В принципе, линейный прямой привод работает как постоянно включенный бесщёточный поворотный сервопривод. На рисунке ниже показано как поворотный сервопривод может быть «развернут», чтобы стать линейным прямым приводом.

primary section (coil system)

первичная секция (система катушек)

secondary section (magnetic track)

вторичная секция (магнитная дорожка)

Линейные прямые приводы состоят и зпервичной секции(системыкатушек) и вторичной секции (магнитной дорожки).Первичная секция является частью соответствующей механической конструкции, и обычно соединяется с подвижной кареткой или пультом. Питание, подаваемое на систему катушек, генерирует силу электромагнитного поля в отношении стационарной вторичной секции (магнитной дорожки), которая приводит в движение первичную секцию. Соответствующая направляющая система обеспечивает надлежащую воздушную прослойку между первичной и вторичной секциями. Для работы двигателя также необходима система измерения, соединенная с подвижной осью. На рисунке ниже показаны соответствующие компоненты в разобранном виде.

Mobile cable handler

Передвижное устройство подачи кабеля

Customer specific table

Специфический для клиента пульт

primary section (coil system)

первичная секция (система катушек)

secondary section (magnetic track)

вторичная секция (магнитная дорожка)

Структура и размещение линейных прямых приводов

Электрические линейные двигатели применяются во многих областях. На практике, линейные прямые приводы выпускаются в трех различных вариантах исполнения, которые будут более подробно описаны ниже.

Двигатель с воздушным сердечником тип-G

Прямые приводы с воздушным сердечником серии SGLGWот компании «Yaskawa» предлагают максимальные динамические характеристики при минимальном размере узла. Пики силы данных систем составляют от 40 до 3000 Ньютонов. Ввиду своей конструкции, не содержащей железа, такие линейные двигатели не имеют магнитного притяжения, что ведет к увеличению срока службы линейных направляющих и подшипников, уменьшению шума и хорошим характеристикам синхронизации. Поскольку, габариты двигателей невелики, и они занимают мало места, их можно устанавливать в малогабаритные машины. Стандартными областями применения линейных двигателей с воздушным сердечником являются серверная область полупроводниковой отрасли, а также производство жидкокристаллических индикаторов и индикаторных панелей.

Двигатели со стальным сердечником тип-F

При использовании линейных двигателей со стальным сердечником серии SGLFW, необходимо учитывать магнитное притяжение между корпусом катушки и магнитной дорожкой. Такое притяжение может до четырех раз превышать максимальную мощность двигателя. Пики силы в серии SGLFWнаходятся в диапазоне от 86 до 5400 Ньютонов, что вызывает силу магнитного притяжения равную приблизительно 1,5 тонны. Следовательно, структура механической системы должна быть разработана с надлежащей устойчивостью к деформации, а характеристики всех направляющих и подшипников должны соответствовать этой силе. Поскольку, линейные двигатели со стальным сердечником предлагают наиболее экономически эффективный способ для внедрения линейных прямых приводов, данная конфигурация является наиболее популярной моделью на рынке. Конфигурации со стальным сердечником часто применяются в системах компоновки и подачи, на упаковочных и сварочных машинах, а также в системах измерения и диагностирования.

Двигатели со стальным сердечником тип-T

Стальной сердечник серии SGLTWот компании «Yaskawa» не имеет аналогов на рынке. Двигатели данной серии могут генерировать пики силы до 7500 Ньютонов. Из-за своей конструкции с сердечником, расположенным между двумя постоянными магнитными направляющими, находящимися сбоку, противоположные магнитные поля компенсируют друг друга. На механику, на направляющие и подшипники воздействие будет оказывать лишь нагрузка и вес сердечника. Следовательно, модель и механическая конструкция относительно просты в установке. Данные системы могут располагаться во всех приборах, требующих перемещения крайне тяжелых грузов с максимальной динамикой.

Примеры установки

Обычно, линейный прямой привод можно установить двумя способами.

Каркас катушки перемещается по магнитной дорожке

Таблица перевода для следующих пяти иллюстраций:

Это самая обычная инсталляционная схема размещения. Катушка короче магнитной дорожки. Длина двигателя может легко увеличиваться путем добавления дополнительных магнитов. Поскольку катушка перемещается, то в этом случае, основные кабели питания и считывания для линейной шкалы, должны проходить через передвижное устройство подачи кабеля.

Магнит перемещается по катушке

Данная схема демонстрирует перемещение магнита по катушке. В большинстве случаев, такая конструкция применяется в традиционных решениях, требующих максимальных динамических характеристик и короткого полного хода. Поскольку катушка неподвижна, кабель питания и кабель для подключения энкодера также стационарные, следовательно, передвижное устройство подачи кабеля не требуется.

В некоторых устройствах, также может использоваться стандартный двигатель со стальным сердечником в перевернутой конфигурации. В этом случае, необходимо позаботиться об ограничении полного хода и убедиться, что вес магнита меньше веса катушки. Полный ход обычно ограничен длиной катушки, таким образом, вес остается на допустимых уровнях.

Два каркаса катушки перемещаются по одной магнитной дорожке

Линейные прямые приводы очень хорошо подходят для устройств с несколькими пультами, в которых два или более каркаса катушки должны независимо перемещаться по одной магнитной дорожке.

Еще одной возможностью является параллельная работа двух катушек на одной магнитной дорожке для увеличенного максимального усилия. Обычным примером для такой конфигурации является цифровая печатная машина шириной 5м, в которой печатная головка весом 120 кг перемещается со скоростью 3 м/сиускорениемдо9,5 м/с 2 .

Установщик ИС с платформой

Nur 2 Linearführungen nötig

Only 2 linear guides required

Необходимы только 2 линейные направляющие

2 x SGLFW Linearmotor

Читать еще:  Я установил контрактный двигатель как его поставить на учет

2 x SGLFW linear motors

2 х линейных двигателя SGLFW

SGLTW linear motor

линейный двигатель SGLTW

Вышеприведенное изображение показывает общую конструкцию установщика ИС, который использует два линейных двигателя SGLTWдля платформы (ось Y) и два линейных двигателя SGLFWдля независимой работы на магнитной дорожке (ось Х).

Преимущества над классическими линейными системами

Классические линейные системы питаются от ротационных серводвигателей. Переход от вращательного движения к линейному достигается при помощи зубчатой передачи, зубчатой рейки, ремня или реверсивного шарикового винта, дающих возможность подключения широкого спектра приборов. Такие системы, однако, по нарастающей достигают своих технических пределов относительно динамических характеристик и точности. Поскольку электрические линейные двигатели создают прямое линейное перемещение, они не требуют зубчатых передач, валиков и шестеренок, зубчатых реек и конических зубчатых передач или ремней и роликов. Удаление этих компонентов исключает истирание, деформацию и наличие люфта, и дает очень высокую точность позиционирования, а также отличные динамические характеристики, низкий уровень шума, требует минимального обслуживания и, следовательно, имеет высокую готовность. Усилие передается напрямую, без каких-либо потерь. При сравнении затрат при полном сроке эксплуатации, линейные прямые передачи предлагают самые лучшее рабочие параметры. Дополнительными преимуществами являются независимая работа двух или более каркасов катушки на одной магнитной дорожке, параллельная работа двух каркасов катушки для увеличения эффективности или максимального усилия, и простое расширение полного хода путем добавления большего числа магнитов.

Качество всей системы имеет большое значение

Идеальная приводная система состоит из мощного контроллера движения, программируемого сервоусилителя, линейного прямого привода, линейной шкалы высокого разрешения и оптимальной механики. Высокодинамичные системы дополнительно требуют очень жестких и прочных механической конструкции и направляющих. Максимальная скорость до 10 м/с, ускорение приблизительно 10gи точность размещения менее 1мкм могут быть достигнуты только, если все компоненты системы оптимально подходят друг другу. Компания «Yaskawa» имеет более 15 лет опыта работы с линейными прямыми приводами, и является лидером в данной технологии на мировом рынке.

Сотрудничество

Установка линейных двигателей на машину требует особой технологии. Именно поэтому, сотрудничество создателя машины и производителя привода, с самого начала проекта разработки, имеет большое значение при создании оптимальной приводной системы для особых условий. Компания «Yaskawa» оказывает поддержку своим покупателям на протяжении всего срока службы машины.

Линейный двигатель

Лине́йный дви́гатель — электродвигатель, у которого один из элементов магнитной системы разомкнут и имеет развёрнутую обмотку, создающую магнитное поле, а другой взаимодействует с ним и выполнен в виде направляющей, обеспечивающей линейное перемещение подвижной части двигателя. Сейчас разработано множество разновидностей (типов) линейных электродвигателей, например, линейные асинхронные электродвигатели (ЛАД), линейные синхронные электродвигатели, линейные электромагнитные двигатели, линейные магнитоэлектрические двигатели, линейные магнитострикционные двигатели, линейные пьезоэлектрические (электрострикционные) двигатели и др. Многие типы линейных двигателей, такие как асинхронные, синхронные или постоянного тока, повторяют по принципу своего действия соответствующие двигатели вращательного движения, в то время как другие типы линейных двигателей (магнитострикционные, пьезоэлектрические и др.) не имеют практического исполнения как двигатели вращательного движения. Неподвижную часть линейного электродвигателя, получающую электроэнергию из сети, называют статором, или первичным элементом, а часть двигателя, получающая энергию от статора, называют вторичным элементом или якорем (название «ротор» к деталям линейного двигателя не применяется, т.к. слово «ротор» буквально означает «вращающийся», а в линейном двигателе вращения нет). Наибольшее распространение в транспорте и для больших линейных перемещений получили асинхронные и синхронные линейные двигатели, но применяются также линейные двигатели постоянного тока и линейные электромагнитные двигатели. Последние чаще всего используются для получения небольших перемещений рабочих органов и обеспечения при этом высокой точности и значительных тяговых усилий.

Содержание

Асинхронный линейный двигатель

Представление об устройстве линейного асинхронного двигателя можно получить, если мысленно разрезать статор и ротор с обмотками обычного асинхронного двигателя вдоль оси по образующей и развернуть в плоскость. Образовавшаяся плоская конструкция представляет собой принципиальную схему линейного двигателя. Если теперь обмотки статора такого двигателя подключить к сети трехфазного переменного тока, то образуется магнитное поле, ось которого будет перемещаться вдоль воздушного зазора со скоростью V, пропорциональной частоте питающего напряжения f и длине полюсного деления t: V = 2tf. Это перемещающееся вдоль зазора магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС, под действием которой по обмотке начнут протекать токи. Взаимодействие токов с магнитным полем приведет к появлению силы, действующей, по правилу Ленца, в направлении перемещения магнитного поля. Ротор — в дальнейшем будем называть его уже вторичным элементом — под действием этой силы начнет двигаться. Как и в обычном асинхронном двигателе, перемещение элемента происходит с некоторым скольжением относительно поля S = (V — v)/V, где v — скорость движения элемента. Номинальное скольжение линейного двигателя равно 2-6%. [1] Вторичный элемент линейного двигателя не всегда снабжается обмоткой. Одно из достоинств линейного асинхронного двигателя заключается в том, что в качестве вторичного элемента может использоваться обычный металлический лист. Вторичный элемент при этом может располагаться также между двумя статорами, или между статором и ферромагнитным сердечником. Вторичный элемент выполняется из меди, алюминия или стали, причем использование немагнитного вторичного элемента предполагает применение конструктивных схем с замыканием магнитного потока через ферромагнитные элементы. Принцип действия линейных двигателей со вторичным элементом в виде полосы повторяет работу обычного асинхронного двигателя с массивным ферромагнитным или полым немагнитным ротором. Обмотки статора линейных двигателей имеют те же схемы соединения, что и обычные асинхронные двигатели, и подключаются обычно к сети трехфазного переменного тока. Линейные двигатели очень часто работают в так называемом обращенном режиме движения, когда вторичный элемент неподвижен, а передвигается статор. Такой линейный двигатель, получивший название двигателя с подвижным статором, находит, в частности, широкое применение на электрическом транспорте. Например, статор неподвижно закреплен под полом вагона, а вторичный элемент представляет собой металлическую полосу между рельс, а иногда вторичным элементом служат сами рельсы. Одной из разновидностей линейных асинхронных двигателей являются трубчатый (коаксиальный) двигатель. Статор такого двигателя имеет вид трубы, внутри которой располагаются перемежающиеся между собой плоские дисковые катушки (обмотки статора) и металлические шайбы, являющиеся частью магнитопровода. Катушки двигателя соединяются группами и образуют обмотки отдельных фаз двигателя. Внутри статора помещается вторичный элемент также трубчатой формы, выполненный из ферромагнитного материала. При подключении к сети обмоток статора вдоль его внутренней поверхности образуется бегущее магнитное поле, которое индуцирует в теле вторичного элемента токи, направленные по его окружности. Взаимодействие этих токов с магнитным полем двигателя создает на вторичном элементе силу, действующую вдоль трубы, которая и вызывает (при закрепленном статоре) движение вторичного элемента в этом направлении. Трубчатая конструкция линейных двигателей характеризуется аксиальным направлением магнитного потока во вторичном элементе в отличие от плоского линейного двигателя, в котором магнитный поток имеет радиальное направление.

Синхронный линейный двигатель

Основной областью применения синхронных двигателей, где их преимущества проявляются особенно сильно, является высокоскоростной электрический транспорт. Дело в том, что по условиям нормальной эксплуатации такого транспорта необходимо иметь сравнительно большой воздушный зазор между подвижной частью и вторичным элементом. Асинхронный линейный двигатель имеет при этом очень низкий коэффициент мощности (cosφ), и его применение оказывается экономически невыгодным. Синхронный линейный двигатель, напротив, допускает наличие относительно большого воздушного зазора между статором и вторичным элементом и работает при этом с cosφ, близким к единице, и высоким КПД, достигающем 96%. Применение синхронных линейных двигателей в высокоскоростном транспорте сочетается, как правило, с магнитной подвеской вагонов и применением сверхпроводящих магнитов и обмоток возбуждения, что позволяет повысить комфортабельность движения и экономические показатели работы подвижного состава.

Читать еще:  Двигатель wcj450y01 схема подключения

Применение линейных двигателей

  • Широкое применение линейные двигатели нашли в электрическом транспорте, чему способствовал целый ряд преимуществ этих двигателей: прямолинейность движения вторичного элемента (или статора), что естественно сочетается с характером движения различных транспортных средств, простота конструкции, отсутствие трущихся частей (энергия магнитного поля непосредственно преобразуется в механическую), что позволяет добиться высокой надежности и КПД. Еще одно преимущество связано с независимостью силы тяги от силы сцепления колес с рельсовым путем, что недостижимо для обычных систем электрической тяги. При использовании линейных двигателей исключается буксование колес электрического транспорта (именно этой причиной был обусловлен выбор линейного двигателя для ММТС), а ускорения и скорости движения средств транспорта могут быть сколь угодно высокими и ограничиваться только комфортабельностью движения, допустимой скоростью качения колес по рельсовому пути и дороге, и динамической устойчивостью ходовой части транспорта и пути.
  • Линейные асинхронные двигатели применяются для привода механизмов транспортировки грузов различных изделий. Такой конвейер имеет металлическую ленту, которая проходит внутри статоров линейного двигателя, являясь вторичным элементом. Применение линейного двигателя в этом случае позволяет снизить предварительное натяжение ленты и устранить ее проскальзывание, повысить скорость и надежность работы конвейера.
  • Линейный двигатель может применяться для машин ударного действия, например сваезабивных молотов, применяемых при дорожных работах и строительстве. Статор линейного двигателя располагается на стреле молота и может перемещаться по направляющим стрелы в вертикальном направлении с помощью лебедки. Ударная часть молота является одновременно вторичным элементом двигателя. Для подъема ударной части молота двигатель включается таким образом, чтобы бегущее поле было направлено вверх. При подходе ударной части к крайнему верхнему положению двигатель отключается и ударная часть опускается вниз на сваю под действием силы тяжести. В некоторых случаях двигатель не отключается, а реверсируется, что позволяет увеличить энергию удара. По мере заглубления сваи статор двигателя перемещается вниз с помощью лебедки. Электрический молот прост в изготовлении, не требует повышенной точности изготовления деталей, нечувствителен к изменению температуры и может вступать в работу практически мгновенно.
  • Разновидностью линейного двигателя можно считать магнитогидродинамический насос. Такие насосы применяются для перекачки электропроводящих жидкостей и в том числе жидких металлов, и широко применяются в металлургии для транспортировки, дозировки и перемешивания жидкого металла, а также на атомных электростанциях для перекачки жидкометаллического теплоносителя. Магнитогидродинамические насосы могут быть постоянного или переменного тока. Для насоса постоянного тока первичным элементом — статором двигателя постоянного тока — является С-образный электромагнит. В воздушный зазор электромагнита помещается трубопровод с жидким металлом. С помощью электродов, приваренных к стенкам трубопровода, через жидкий металл пропускается постоянный ток от внешнего источника. Часто обмотка возбуждения включается последовательно в цепь электродов. При возбуждении электромагнита на металл в зоне прохождения постоянного тока начинает действовать электромагнитная сила аналогично тому, как она действовала на проводник с током, помещенным в магнитное поле. Под действием этой силы металл начнет перемещаться по трубопроводу. Преимуществами МГД-насосов являются отсутствие движущихся механических частей и возможность герметизации канала транспортировки металла. [2]

Линейные двигатели высокого и низкого ускорения

Все линейные двигатели их можно разделить на две категории:

  • двигатели низкого ускорения
  • двигатели высокого ускорения

Двигатели низкого ускорения используются в общественном транспорте (маглев, монорельс, метрополитен) как тяговые, а также в станках (лазерных, водорезных, сверлильно-фрезерных) и другом технологическом оборудовании в промышленности. Двигатели высокого ускорения весьма небольшие по длине, и обычно применяются, чтобы разогнать объект до высокой скорости, а затем выпустить его (см. пушка Гаусса). Они часто используются для исследований гиперскоростных столкновений, а также в специальных устройствах, таких, как оружие [источник не указан 308 дней] или пусковые установки космических кораблей [каких?] .

Линейные двигатели широко используются также в приводах подачи металлорежущих станков и в робототехнике. Для повышения точности позиционирования часто используются линейные датчики положения.

Линейные двигатели

Линейные электродвигатели выполнены в виде традиционных двух элементов – статора и «ротора», а точнее, якоря (название «ротор» не применяется, так как нет вращения). Коренное отличие состоит в том, что магнитопровод (статор) разомкнут, имеет произвольную длину и развернутую обмотку, которая создает бегущее магнитное поле, а якорь выполнен в виде направляющей, обеспечивающей линейное движение подвижной части устройства. В компании АНТИБ можно купить новейшие линейные системы HIWIN для промышленных и других объектов в Москве и по всему миру.

Применение

Транспорт. Линейные двигатели нашли широкое применение в сфере пассажирского электротранспорта, чему способствовал целый перечень преимуществ этих двигателей: неограниченная скорость и прямолинейность движения, простота конструкции, отсутствие трения и др.

Конвейеры. Данные устройства входят в состав привода механизмов для транспортировки различных изделий, т.е. на автоматических конвейерных лентах. В данном случае на ленте закрепляется дополнительная проводящая полоса, играющая роль вторичного элемента двигателя. Такие моторы снимают двигательную функцию с валиков, которые остаются только опорами, и ограничение по натяжению и длине ленты.

Строительство. Также линейные двигатели применяются в машинах ударного действия, например, сваезабивных молотах при дорожных работах и строительстве.

Промышленность. Линейные двигатели устанавливаются на металлорежущих станках, на сборочном и другое промышленном оборудовании. Это фрезерно-сверлильные станки, установки лазерной резки, раскройные столы, прецизионные позиционеры и др. По принципу действия линейного двигателя разработан и магнитогидродинамический насос, используемый в металлургии для перемещения, дозировки и перемешивания жидкого металла.

На сегодняшний день создано и внедрено в производство множество типов линейных электродвигателей, например:

асинхронные и синхронные,

постоянного и переменного тока,

электромагнитные и магнитоэлектрические,

высокого и низкого ускорения,

магнитострикционные и пьезоэлектрические и др.

Преимущества и недостатки

В качестве достоинств современных линейных двигателей можно назвать:

возможность сверхмалых подач (в микронах);

высокую скорость (более 3 м/с);

высокое ускорение (80 м/с2);

бесшумность работы даже при максимальной скорости;

возможность малых рабочих ходов;

отсутствие мертвого хода;

отсутствие упругих деформаций;

продолжительный срок службы за счет отсутствия сил трения;

В качестве недостатков стоит назвать низкие энергетические показатели, сложность и высокую цену изготовления. Также относительным минусом является необходимость в использовании системы охлаждения. Однако при стремительно идущей оптимизации существующих линейных двигателей они вскоре вытеснят традиционные моторы, прежде всего, в сфере высокоскоростного левитирующего транспорта.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector