Електрични актуатор са линеарним моторима

Већина електромотора је ротациони. Истовремено, многа радна тела производних машина морају према технологији свог рада да обављају транслаторне (нпр. транспортери, транспортери и др.) или реципрочне (механизми за напајање машина за сечење метала, манипулатора, клипова и других машина). ).

Трансформација ротационог кретања у транслационо кретање се врши помоћу посебних кинематичких веза: навртке, сферног навојног зупчаника, зупчасте летве, радилице и др.

Природно је да конструктори радних машина желе да користе моторе чији се ротор креће линеарно за погон радних тела која врше напред и повратно кретање.

Тренутно се електрични погони развијају помоћу линеарних асинхроних, вентилских и корачни мотори… У принципу, било који тип линеарног мотора може се формирати од ротационог мотора линеарним померањем цилиндричног статора у равни.

Идеја о структури линеарног индукционог мотора може се добити претварањем статора индукционог мотора у раван. У овом случају ће се вектор сила магнетизирања статора кретати линеарно дуж распона статора, тј. у овом случају се формира не ротирајуће (као код конвенционалних мотора), већ путујуће електромагнетно поље статора.

Као секундарни елемент може се користити феромагнетна трака која се налази са малим ваздушним зазором дуж статора. Ова трака делује као ћелијски ротор. Секундарни елемент носи покретно статорско поље и креће се линеарно брзином мањом од брзине статорског поља за количину линеарног апсолутног клизања.

Линеарна брзина путујућег електромагнетног поља биће

где је τ, м — корак полова — растојање између суседних полова линеарног асинхроног мотора.

Брзина секундарног елемента

где је сЛ — релативно линеарно клизање.

Када се мотор напаја напоном стандардне фреквенције, резултујуће брзине поља ће бити довољно велике (више од 3 м/с), што отежава употребу ових мотора за погон индустријских механизама. Такви мотори се користе за механизме транспорта велике брзине. Да би се постигле мање брзине рада и контрола брзине линеарног асинхроног мотора, његови намотаји се напајају преко фреквентног претварача.

Пиринач. 1. Дизајн линеарног једноосног мотора.

За пројектовање линеарног индукционог мотора користи се неколико опција. Један од њих је приказан на сл. 1.Овде се секундарни елемент (2) — трака повезана са радним телом, креће дуж вођица 1 под дејством путујућег електромагнетног поља које ствара статор 3. Међутим, овај дизајн је погодан за склапање са радном машином, тј. је повезан са значајним струјама цурења статорског поља, услед чега ће цосφ мотора бити низак.

Шипак. 2. Цилиндрични линеарни мотор

Да би се повећала електромагнетна веза између статора и секундарног елемента, овај други се поставља у прорез између два статора, или је мотор дизајниран као цилиндар (види слику 2).У овом случају, статор мотора је цев (1), унутар које се налазе цилиндрични намотаји (2) који су намотај статора. Феромагнетне подлошке 3 су постављене између намотаја који су део магнетног кола. Секундарни елемент је цевасти штап, који је такође направљен од феромагнетног материјала.

Линеарни асинхрони мотори такође могу имати обрнути дизајн где секундар мирује док се статор креће. Ови мотори се углавном користе у возилима. У овом случају, као секундарни елемент се користи шина или посебна трака, а статор се поставља на покретни носач.

Недостатак линеарних асинхроних мотора је ниска ефикасност и повезани губици енергије, углавном у секундарном елементу (губици клизања).

Недавно су, поред асинхроних, почели да се користе синхрони (вентилски) мотори… Дизајн линеарног мотора овог типа је сличан оном приказаном на сл. 1. Статор мотора је претворен у раван, а трајни магнети су постављени на секундар.Могућа је инверзна варијанта дизајна где је статор покретни део, а секундарни елемент перманентног магнета стационаран. Намотаји статора се пребацују у зависности од релативног положаја магнета. У ту сврху је у пројекту предвиђен сензор положаја (4 — на сл. 1).

Линеарни корачни мотори се такође ефикасно користе за позиционе погоне. Ако је статор корачног мотора распоређен у равни, а секундарни елемент је направљен у облику плоче, на којој се глодањем канала формирају зупци, онда ће уз одговарајуће пребацивање намотаја статора секундарни елемент извршити дискретно кретање, чији корак може бити веома мали - до делића милиметра. Обрнути дизајн се често користи тамо где је секундар стационаран.

Брзина линеарног корачног мотора одређена је вредношћу размака зубаца τ, бројем фаза м и фреквенцијом пребацивања

Добијање великих брзина кретања не ствара потешкоће, јер повећање поделе и фреквенције зупчаника није ограничено технолошким факторима. Постоје ограничења за минималну вредност τ, пошто однос корака и размака између статора и секундара мора бити најмање 10.

Употреба дискретног погона омогућава не само да се поједностави дизајн механизама који изводе линеарно једнодимензионално кретање, већ такође омогућава да се добију две или вишеосни покрети помоћу једног погона.Ако се два система намотаја поставе ортогонално на статор покретног дела, а у секундарном елементу се направе жлебови у два окомита смера, тада ће покретни елемент вршити дискретно кретање у две координате, тј. обезбеди кретање у авиону.

У овом случају се јавља проблем стварања ослонца за покретни елемент. За његово решавање може се користити ваздушни јастук - притисак ваздуха који се доводи у простор испод покретних елемената. Линеарни корачни мотори пружају релативно мали потисак и ниску ефикасност. Њихова главна подручја примене су светлосни манипулатори, машине за склапање светлости, мерне машине, машине за ласерско сечење и други уређаји.