Elektriskais izpildmehānisms ar lineārajiem motoriem

Lielākā daļa elektromotoru ir rotējoši. Tajā pašā laikā daudziem ražošanas mašīnu darba korpusiem atbilstoši to darba tehnoloģijai ir jāveic translācijas (piemēram, konveijeri, konveijeri utt.) vai virzuļi (metāla griešanas mašīnu, manipulatoru, virzuļu un citu mašīnu padeves mehānismi). ).

Rotācijas kustības pārveidošana translācijas kustībā tiek veikta, izmantojot īpašus kinemātiskos savienojumus: skrūvju uzgrieznis, sfērisks skrūves zobrats, zobratu statnis, kloķa mehānisms un citi.

Ir dabiski, ka darba mašīnu konstruktori vēlas izmantot dzinējus, kuru rotors kustas lineāri, lai darbinātu darba ķermeņus, kas veic uz priekšu un turp un atpakaļ kustību.

Pašlaik elektriskās piedziņas tiek izstrādātas, izmantojot lineāro asinhrono, vārstu un pakāpju motori… Principā jebkura veida lineāro motoru var izveidot no rotācijas motora, lineāri pārvietojot cilindrisko statoru plaknē.

Priekšstatu par lineārā asinhronā motora uzbūvi var iegūt, pagriežot asinhronā motora statoru plaknē. Šajā gadījumā statora magnetizēšanas spēku vektors lineāri virzīsies pa statora laidumu, t.i. šajā gadījumā veidojas nevis rotējošs (kā parastajos motoros), bet gan kustīgs statora elektromagnētiskais lauks.

Kā sekundāro elementu var izmantot feromagnētisko sloksni, kas atrodas ar nelielu gaisa spraugu gar statoru. Šī sloksne darbojas kā šūnas rotors. Sekundāro elementu pārvadā kustīgais statora lauks un lineāri kustas ar ātrumu, kas ir mazāks par statora lauka ātrumu pēc lineārās absolūtās slīdes.

Ceļojošā elektromagnētiskā lauka lineārais ātrums būs

kur τ, m — pola solis — attālums starp lineārā asinhronā dzinēja blakus poliem.

Sekundārā elementa ātrums

kur sL — relatīvā lineārā slīdēšana.

Ja motoram tiek piegādāts standarta frekvences spriegums, iegūtie lauka ātrumi būs pietiekami lieli (vairāk nekā 3 m / s), kas apgrūtina šo motoru izmantošanu rūpniecisko mehānismu vadīšanai. Šādi dzinēji tiek izmantoti ātrgaitas transporta mehānismiem. Lai iegūtu mazākus lineārā asinhronā motora darbības ātrumus un ātruma kontroli, tā tinumus darbina frekvences pārveidotājs.

Rīsi. 1. Lineārā vieniālā motora konstrukcija.

Lineārā asinhronā motora projektēšanai tiek izmantotas vairākas iespējas. Viens no tiem ir parādīts attēlā. 1.Šeit sekundārais elements (2) — lente, kas savienota ar darba korpusu, kustas pa vadotnēm 1 statora 3 radītā kustīgā elektromagnētiskā lauka iedarbībā. Taču šī konstrukcija ir ērta montāžai ar darba mašīnu, tā ir saistīta ar ievērojamām statora lauka noplūdes strāvām, kā rezultātā motora cosφ būs zems.

att. 2. Cilindrisks lineārais motors

Lai palielinātu elektromagnētisko savienojumu starp statoru un sekundāro elementu, pēdējo ievieto spraugā starp diviem statoriem, vai arī motors ir veidots kā cilindrs (sk. 2. att.) Šajā gadījumā motora stators ir caurule. (1), kura iekšpusē ir cilindriski tinumi (2), kas ir statora tinums. Feromagnētiskās paplāksnes 3 ir novietotas starp spolēm, kas ir daļa no magnētiskās ķēdes. Sekundārais elements ir cauruļveida stienis, kas arī ir izgatavots no feromagnētiska materiāla.

Lineārajiem asinhronajiem motoriem var būt arī apgriezts dizains, kur sekundārais ir nekustīgs, kamēr stators kustas. Šos dzinējus parasti izmanto transportlīdzekļos. Šajā gadījumā kā sekundārais elements tiek izmantota sliede vai īpaša lente, un stators tiek novietots uz pārvietojama ratiņa.

Lineāro asinhrono motoru trūkums ir zemā efektivitāte un ar to saistītie enerģijas zudumi, galvenokārt sekundārajā elementā (slīdēšanas zudumi).

Nesen papildus asinhronajiem tos sāka izmantot sinhronie (vārstu) dzinēji… Šāda veida lineārā motora konstrukcija ir līdzīga tai, kas parādīta attēlā. 1. Motora stators tiek pārvērsts plaknē, un pastāvīgie magnēti tiek novietoti uz sekundāro.Ir iespējams apgriezts konstrukcijas variants, kur stators ir kustīga daļa un pastāvīgā magnēta sekundārais elements ir stacionārs. Statora tinumi tiek pārslēgti atkarībā no magnētu relatīvā stāvokļa. Šim nolūkam konstrukcijā paredzēts pozīcijas sensors (4 — 1. att.).

Lineārie pakāpju motori tiek efektīvi izmantoti arī pozicionālajiem piedziņām. Ja pakāpju motora stators ir izvietots plaknē un sekundārais elements ir izgatavots plāksnes formā, uz kuras tiek veidoti zobi, frēzējot kanālus, tad ar piemērotu statora tinumu pārslēgšanu tiks veikts sekundārais elements. diskrēta kustība, kuras solis var būt ļoti mazs — līdz milimetra daļām. Apgrieztu dizainu bieži izmanto, ja sekundārais ir nekustīgs.

Lineārā pakāpju motora ātrumu nosaka zobu atdalīšanas τ vērtība, fāžu skaits m un pārslēgšanas frekvence

Liela kustības ātruma iegūšana nesagādā grūtības, jo pārnesumu sadalījuma un biežuma palielināšanos neierobežo tehnoloģiskie faktori. Minimālajai τ vērtībai ir ierobežojumi, jo piķa attiecībai pret atstarpi starp statoru un sekundāro ir jābūt vismaz 10.

Diskrētās piedziņas izmantošana ļauj ne tikai vienkāršot mehānismu konstrukciju, kas veic lineāru viendimensijas kustību, bet arī ļauj iegūt divu vai vairāku asu kustības, izmantojot vienu piedziņu.Ja uz kustīgās daļas statora ir novietotas ortogonāli divas tinumu sistēmas, un sekundārajā elementā ir izveidotas rievas divos perpendikulāros virzienos, tad kustīgais elements veiks diskrētu kustību divās koordinātēs, t.i. nodrošināt kustību plaknē.

Šajā gadījumā rodas problēma, kā izveidot atbalstu kustīgajam elementam. Lai to atrisinātu, var izmantot gaisa spilvenu - gaisa spiedienu, kas tiek piegādāts telpā zem kustīgajiem elementiem. Lineārie pakāpju motori nodrošina salīdzinoši zemu vilci un zemu efektivitāti. To galvenās pielietojuma jomas ir gaismas manipulatori, gaismas montāžas mašīnas, mērīšanas iekārtas, lāzergriešanas mašīnas un citas ierīces.