Electric actuator na may mga linear na motor

Karamihan sa mga de-koryenteng motor ay umiinog. Kasabay nito, maraming nagtatrabaho na katawan ng mga makina ng produksyon ay dapat, ayon sa teknolohiya ng kanilang trabaho, magsagawa ng pagsasalin (halimbawa, mga conveyor, conveyor, atbp.) o reciprocating (mga mekanismo para sa pagpapakain ng mga metal cutting machine, manipulator, piston at iba pang mga makina ).

Ang pagbabago ng rotary movement sa translational movement ay isinasagawa sa pamamagitan ng mga espesyal na kinematic na koneksyon: screw nut, spherical screw gear, gear rack, crank mechanism at iba pa.

Natural na para sa mga konstruktor ng mga gumaganang makina na gustong gumamit ng mga makina na ang rotor ay gumagalaw nang linear upang himukin ang gumaganang mga katawan na gumaganap ng pasulong at reciprocating na paggalaw.

Sa kasalukuyan, ang mga electric drive ay binuo gamit ang linear asynchronous, valve at mga stepper motor… Sa prinsipyo, ang anumang uri ng linear na motor ay maaaring mabuo mula sa isang rotary motor sa pamamagitan ng linearly na paggalaw ng cylindrical stator sa isang eroplano.

Ang isang ideya ng istraktura ng isang linear induction motor ay maaaring makuha sa pamamagitan ng paggawa ng induction motor stator sa isang eroplano. Sa kasong ito, ang vector ng magnetizing forces ng stator ay lilipat nang linearly kasama ang span ng stator, i.e. sa kasong ito, hindi isang umiikot (tulad ng sa mga maginoo na motor), ngunit isang naglalakbay na electromagnetic field ng stator ay nabuo.

Bilang pangalawang elemento, maaaring gamitin ang isang ferromagnetic strip na may maliit na air gap sa kahabaan ng stator. Ang strip na ito ay gumaganap bilang isang cell rotor. Ang pangalawang elemento ay dinadala ng gumagalaw na stator field at gumagalaw nang linear sa bilis na mas mababa kaysa sa bilis ng stator field sa dami ng linear absolute slip.

Ang linear velocity ng naglalakbay na electromagnetic field ay magiging

kung saan τ, m - pole pitch - ang distansya sa pagitan ng mga katabing pole ng isang linear asynchronous na motor.

Bilis ng pangalawang elemento

kung saan sL - kamag-anak na linear slip.

Kapag ang motor ay binibigyan ng karaniwang boltahe ng dalas, ang magreresultang mga bilis ng field ay magiging sapat na mataas (higit sa 3 m / s), na nagpapahirap sa paggamit ng mga motor na ito upang magmaneho ng mga mekanismong pang-industriya. Ang ganitong mga makina ay ginagamit para sa mga mekanismo ng high-speed na transportasyon. Upang makakuha ng mas mababang bilis ng pagpapatakbo at kontrol ng bilis ng isang linear induction motor, ang mga windings nito ay pinapagana ng isang frequency converter.

kanin. 1. Ang disenyo ng linear uniaxial motor.

Maraming mga opsyon ang ginagamit upang magdisenyo ng linear induction motor. Ang isa sa mga ito ay ipinapakita sa fig. 1.Dito, ang pangalawang elemento (2) - isang tape na konektado sa gumaganang katawan, ay gumagalaw kasama ang mga gabay 1 sa ilalim ng pagkilos ng isang naglalakbay na electromagnetic field na nilikha ng stator 3. Gayunpaman, ang disenyo na ito ay maginhawa para sa pagpupulong na may gumaganang makina, ito ay nauugnay sa makabuluhang pagtagas ng mga alon ng stator field, bilang isang resulta kung saan ang cosφ ng motor ay magiging mababa.

Fig. 2. Cylindrical linear motor

Upang madagdagan ang electromagnetic na koneksyon sa pagitan ng stator at ng pangalawang elemento, ang huli ay inilalagay sa puwang sa pagitan ng dalawang stator, o ang motor ay idinisenyo bilang isang silindro (tingnan ang Fig. 2). Sa kasong ito, ang motor stator ay isang tubo (1), sa loob kung saan mayroong mga cylindrical windings (2) na kung saan ay ang stator winding. Ang ferromagnetic washers 3 ay inilalagay sa pagitan ng mga coils na bahagi ng magnetic circuit. Ang pangalawang elemento ay isang tubular rod, na gawa rin sa isang ferromagnetic material.

Ang mga linear induction motor ay maaari ding magkaroon ng isang baligtad na disenyo kung saan ang pangalawang ay nakatigil habang ang stator ay gumagalaw. Ang mga makinang ito ay karaniwang ginagamit sa mga sasakyan. Sa kasong ito, ang isang riles o isang espesyal na tape ay ginagamit bilang pangalawang elemento, at ang stator ay inilalagay sa isang movable carriage.

Ang kawalan ng mga linear na asynchronous na motor ay ang mababang kahusayan at nauugnay na pagkalugi ng enerhiya, pangunahin sa pangalawang elemento (slip losses).

Kamakailan lamang, bilang karagdagan sa asynchronous, nagsimula silang gamitin magkasabay (balbula) na mga makina… Ang disenyo ng isang linear na motor ng ganitong uri ay katulad ng ipinapakita sa fig. 1. Ang stator ng motor ay naging isang eroplano, at ang mga permanenteng magnet ay inilalagay sa pangalawa.Posible ang isang baligtad na variant ng disenyo kung saan ang stator ay isang movable part at ang permanent magnet na pangalawang elemento ay nakatigil. Ang mga windings ng stator ay inililipat depende sa kamag-anak na posisyon ng mga magnet. Para sa layuning ito, ang isang sensor ng posisyon (4 — sa Fig. 1) ay ibinigay sa disenyo.

Ang mga linear stepper motor ay epektibong ginagamit para sa mga positional drive. Kung ang stator ng stepper motor ay naka-deploy sa eroplano, at ang pangalawang elemento ay ginawa sa anyo ng isang plato, kung saan ang mga ngipin ay nabuo sa pamamagitan ng paggiling ng mga channel, pagkatapos ay may angkop na paglipat ng stator windings, ang pangalawang elemento ay gaganap. isang discrete na paggalaw, ang hakbang nito ay maaaring napakaliit - sa mga fraction ng isang milimetro. Ang isang baligtad na disenyo ay kadalasang ginagamit kung saan ang pangalawa ay nakatigil.

Ang bilis ng isang linear stepper motor ay tinutukoy ng halaga ng paghihiwalay ng ngipin τ, ang bilang ng mga phase m at ang dalas ng paglipat

Ang pagkuha ng mataas na bilis ng paggalaw ay hindi lumilikha ng mga paghihirap, dahil ang pagtaas sa dibisyon at dalas ng mga gears ay hindi limitado ng mga teknolohikal na kadahilanan. Ang mga paghihigpit ay umiiral sa pinakamababang halaga ng τ, dahil ang ratio ng pitch sa agwat sa pagitan ng stator at pangalawang ay dapat na hindi bababa sa 10.

Ang paggamit ng isang discrete drive ay nagbibigay-daan hindi lamang upang gawing simple ang disenyo ng mga mekanismo na gumaganap ng linear na one-dimensional na paggalaw, ngunit ginagawang posible din na makakuha ng dalawa o multi-axis na paggalaw gamit ang isang solong drive.Kung ang dalawang winding system ay inilalagay nang orthogonally sa stator ng movable part, at ang mga grooves ay ginawa sa pangalawang elemento sa dalawang patayong direksyon, kung gayon ang movable element ay gagawa ng discrete movement sa dalawang coordinate, i.e. magbigay ng paggalaw sa isang eroplano.

Sa kasong ito, lumitaw ang problema sa paglikha ng suporta para sa movable element. Upang malutas ito, maaaring gamitin ang isang air cushion - ang presyon ng hangin na ibinibigay sa espasyo sa ilalim ng mga gumagalaw na elemento. Ang mga linear stepper motor ay nagbibigay ng medyo mababang thrust at mababang kahusayan. Ang kanilang mga pangunahing lugar ng aplikasyon ay mga light manipulator, light assembly machine, pagsukat ng makina, laser cutting machine at iba pang mga device.