In blik op de ferskate lineêre motors beskikber en hoe te selektearjen it optimale type foar jo applikaasje.
It folgjende artikel is in oersjoch fan 'e ferskate soarten lineêre motors beskikber, ynklusyf har prinsipes fan wurking, skiednis fan ûntwikkeling fan permaninte magneten, ûntwerpmetoaden foar lineêre motors en yndustriële sektoaren dy't elk type lineêre motor brûke.
Lineêre motortechnology kin wêze: lineêre ynduksjemotors (LIM) of permaninte magnetyske lineêre synchrone motoren (PMLSM).PMLSM kin izeren kearn wêze as izerleas.Alle motors binne beskikber yn platte of tubular konfiguraasje.Hiwin is al 20 jier oan 'e foargrûn fan lineêre motorûntwerp en fabrikaazje.
Foardielen fan Linear Motors
In lineêre motor wurdt brûkt om te foarsjen lineêre beweging, ie, it ferpleatsen fan in opjûne lading op in diktearre fersnelling, snelheid, reis ôfstân en krektens.Alle bewegingstechnologyen oars as lineêre motor oandreaune binne in soarte fan meganyske oandriuwing om rotearjende beweging te konvertearjen yn lineêre beweging.Sokke beweging systemen wurde oandreaun troch bal screws, riemen of rack en pinion.De libbensdoer fan al dizze driuwfearren is tige ôfhinklik fan 'e slijtage fan' e meganyske komponinten dy't brûkt wurde om rotearjende beweging te konvertearjen yn lineêre beweging en is relatyf koart.
It wichtichste foardiel fan lineêre motoren is om lineêre beweging te leverjen sûnder ienich meganysk systeem, om't loft it oerdrachtmedium is, dêrom binne lineêre motors yn wêzen wrijvingsleaze driuwfearren, dy't teoretysk ûnbeheinde libbensdoer leverje.Om't gjin meganyske dielen wurde brûkt om lineêre beweging te produsearjen, binne heul hege fersnellingen mooglik snelheden wêr't oare driuwfearren lykas balskroeven, riemen of rek en pinion serieuze beheiningen sille tsjinkomme.
Lineêre Induction Motors
Fig 1
De lineêre induksjemotor (LIM) wie de earste útfûn (US patint 782312 - Alfred Zehden yn 1905).It bestiet út in "primêr" gearstald út in steapel elektryske stielen laminations en in mearfâldichheid fan koper coils levere troch in trije-fase spanning en in "sekundêre" algemien gearstald út in stielen plaat en in koper of aluminium plaat.
As de primêre spoelen bekrêftige wurde, wurdt de sekundêre magnetisearre en wurdt in fjild fan wervelstreamen foarme yn 'e sekundêre dirigint.Dit sekundêre fjild sil dan ynteraksje mei de primêre efterkant EMF om krêft te generearjen.De rjochting fan beweging sil folgje Fleming syn lofterhân regel ie;de bewegingsrjochting sil perpendikulêr wêze op 'e rjochting fan 'e stroom en rjochting fan fjild / flux.
Fig 2
Lineêre induksjemotoren biede it foardiel fan heul lege kosten, om't de sekundêre gjin permaninte magneten brûkt.NdFeB en SmCo permaninte magneten binne tige djoer.Lineêre induction motors brûke hiel gewoane materialen, (stiel, aluminium, koper), foar harren sekundêre en elimineren dit risiko fan oanbod.
It neidiel fan it brûken fan lineêre induksjemotoren is lykwols de beskikberens fan driuwfearren foar sokke motoren.Hoewol it heul maklik is om driuwfearren te finen foar lineêre motors mei permaninte magneet, is it heul lestich om driuwfearren te finen foar lineêre ynduksjemotoren.
Fig 3
Permaninte Magnet Lineêre Synchronous Motors
Permaninte magneet lineêre syngroane motors (PMLSM) hawwe yn essinsje deselde primêre as lineêre induksjemotoren (dat wol sizze, in set fan spoelen monteard op in steapel elektryske stielen laminaasjes en oandreaun troch in trije-fase spanning).It sekundêre ferskilt.
Yn stee fan in plaat fan aluminium of koper fêstmakke op in plaat fan stiel, it sekundêre is gearstald út permaninte magneten fêstmakke op in plaat fan stiel.De rjochting fan magnetisaasje fan elke magneet sil ôfwikselje mei respekt foar de foarige lykas werjûn yn figuer 3.
It foar de hân lizzende foardiel fan it brûken fan permaninte magneten is it meitsjen fan in permanint fjild yn it fuortset.Wy hawwe sjoen dat krêft wurdt generearre op in induction motor troch de ynteraksje fan it primêre fjild en it sekundêre fjild dat is allinnich beskikber neidat in fjild fan eddy streamingen is makke yn it sekundêre troch de motor luchtgap.Dit sil resultearje yn in fertraging neamd "slip" en in beweging fan de sekundêre net yn synch mei de primêre spanning levere oan de primêre.
Om dizze reden wurde induksje lineêre motors "asynchronous" neamd.Op in permaninte magnetyske lineêre motor sil de sekundêre beweging altyd synch wêze mei de primêre spanning, om't it sekundêre fjild altyd beskikber is en sûnder fertraging.Om dizze reden wurde permaninte lineêre motors "syngroane" neamd.
Ferskillende soarten permaninte magneten kinne brûkt wurde op in PMLSM.Yn 'e lêste 120 jier is de ferhâlding fan elk materiaal feroare.Fanôf hjoed brûke PMLSM's NdFeB-magneten as SmCo-magneten, mar de grutte mearderheid brûkt NdFeB-magneten.figuer 4 lit de skiednis fan Permanent magneet ûntwikkeling.
Fig 4
Magnet sterkte wurdt karakterisearre troch syn enerzjy produkt yn Megagauss-Oersteds, (MGOe).Oant de midden fan 'e tachtiger jierren wiene allinich Stiel, Ferrite en Alnico beskikber en levere produkten mei heul lege enerzjy.SmCo-magneten waarden ûntwikkele yn 'e iere 1960's basearre op wurk fan Karl Strnat en Alden Ray en letter kommersjalisearre yn' e lette jierren sechtich.
Fig 5
It enerzjyprodukt fan SmCo-magneten wie yn earste ynstânsje mear as dûbel fan it enerzjyprodukt fan Alnico-magneten.Yn 1984 ûntwikkele General Motors en Sumitomo ûnôfhinklik NdFeB-magneten, in ferbining fan neodynium, izer en boron.In ferliking fan SmCo- en NdFeB-magneten wurdt werjûn yn figuer 5.
NdFeB-magneten ûntwikkelje folle hegere krêft dan SmCo-magneten, mar binne folle gefoeliger foar hege temperatueren.SmCo-magneten binne ek folle mear resistint foar korrosje en lege temperatueren, mar binne djoerder.As de wurktemperatuer de maksimale temperatuer fan 'e magneet berikt, begjint de magneet te demagnetisearjen, en dizze demagnetisaasje is ûnomkearber.De magneet ferliest magnetisaasje sil feroarsaakje de motor te ferliezen krêft en kin net foldwaan oan de specs.As de magneet 100% fan 'e tiid ûnder maksimale temperatuer wurket, sil syn sterkte hast ûnbepaald wurde bewarre.
Fanwegen de hegere kosten fan SmCo-magneten binne NdFeB-magneten de juste kar foar de measte motors, benammen sjoen de hegere beskikbere krêft.Foar guon applikaasjes wêr't wurktemperatuer heul heech kin wêze, is it lykwols de foarkar om SmCo-magneten te brûken om fuort te bliuwen fan maksimale wurktemperatuer.
Untwerp fan lineêre motors
In lineêre motor wurdt algemien ûntworpen fia Finite Element Electromagnetic Simulation.In 3D-model sil wurde makke om de laminaasjestapel, spoelen, magneten en stielen plaat te fertsjintwurdigjen dy't de magneten stypje.Lucht sil wurde modeleare om 'e motor as yn' e loftspleet.Dan wurde materiaaleigenskippen ynfierd foar alle komponinten: magneten, elektrysk stiel, stiel, spoelen en loft.In gaas sil dan wurde makke mei H- of P-eleminten en it model oplost.Dan wurdt de stroom tapast op elke spoel yn it model.
Fig.. 6 toant de útfier fan in simulaasje dêr't flux yn tesla wurdt werjûn.De wichtichste útfier wearde fan belang foar de simulaasje is fansels Motor krêft en sil beskikber wêze.Om't de einbochten fan 'e spoelen gjin krêft produsearje, is it ek mooglik om in 2D-simulaasje út te fieren troch in 2D-model (DXF of oar formaat) fan 'e motor te brûken, ynklusyf laminaasjes, magneten en stielen plaat dy't de magneten stypje.De útfier fan sa'n 2D-simulaasje sil heul ticht by de 3D-simulaasje wêze en krekt genôch om motorkrêft te beoardieljen.
Fig 6
In lineêre induksjemotor sil op deselde manier wurde modeleare, itsij fia in 3D- as 2D-model, mar it oplossen sil yngewikkelder wêze dan foar in PMLSM.Dit komt om't de magnetyske flux fan 'e PMLSM-sekundêre direkt nei it ynfieren fan' e magneteneigenskippen sil wurde modeleare, dêrom sil mar ien oplossing nedich wêze om alle útfierwearden te krijen, ynklusyf motorkrêft.
De sekundêre flux fan 'e induksjemotor sil lykwols in transiente analyze fereaskje (betsjuttend ferskate oplossen op in opjûne tiidynterval), sadat de magnetyske flux fan' e LIM sekundêr kin wurde boud en allinich dan kin de krêft wurde krigen.De software brûkt foar de elektromagnetyske einige elemint-simulaasje sil de mooglikheid moatte hawwe om in transiente analyse út te fieren.
Lineêre Motor Stage
Fig 7
Hiwin Corporation leveret lineêre motors op komponintnivo.Yn dit gefal wurde allinich de lineêre motor en de sekundêre modules levere.Foar in PMLSM-motor sille de sekundêre modules bestean út stielen platen fan ferskate lingten wêrop permaninte magneten wurde gearstald.Hiwin Corporation leveret ek folsleine stadia lykas werjûn yn figuer 7.
Sa'n poadium omfettet in frame, lineêre lagers, de motor primêr, de sekundêre magneten, in koets foar de klant om syn lading te befestigjen, de encoder, en in kabelbaan.In lineêre motorpoadium sil by levering klear wêze om te begjinnen en it libben makliker te meitsjen, om't de klant gjin poadium hoecht te ûntwerpen en te produsearjen, wat saakkundige kennis fereasket.
Lineêre Motor Stage Service Life
De libbensdoer fan in lineêre motor poadium is oanmerklik langer as in poadium oandreaun troch riem, bal screw of rack en pinion.De meganyske komponinten fan yndirekt oandreaune stadia binne typysk de earste komponinten dy't mislearje fanwegen de wriuwing en slijtage dêr't se kontinu oan bleatsteld wurde.In lineêre motorpoadium is in direkte oandriuwing sûnder meganysk kontakt of slijtage, om't it oerdrachtmedium lucht is.Dêrom binne de ienige komponinten dy't kinne mislearje op in lineêre motorpoadium de lineêre lagers as de motor sels.
De lineêre lagers hawwe typysk in heul lange libbensdoer, om't de radiale lading heul leech is.De libbensdoer fan 'e motor sil ôfhinklik wêze fan' e gemiddelde rinnende temperatuer.figuer 8 toant motor isolaasje libben as funksje fan temperatuer.De regel is dat it libbensdoer wurdt halve foar elke 10 graden Celsius dat de rinnende temperatuer boppe de nominearre temperatuer is.Bygelyks, in motor Isolaasje klasse F sil rinne 325.000 oeren by in gemiddelde temperatuer fan 120 ° C.
Dêrom is it foarsjoen dat in lineêre motor poadium sil hawwe in libben fan 50+ jier as de motor wurdt selektearre konservatyf, in tsjinst libben dat kin nea wurde berikt troch riem, bal screw, of rack en pinion oandreaune stadia.
Fig 8
Applikaasjes foar lineêre motors
Lineêre induksjemotoren (LIM) wurde meast brûkt yn applikaasjes mei lange reislingte en wêr't heul hege krêft nedich is kombineare mei heul hege snelheden.De reden foar it selektearjen fan in lineêre induksjemotor is om't de kosten fan 'e sekundêre oanmerklik leger sille wêze as by it brûken fan in PMLSM en op heul hege snelheid is de effisjinsje fan' e lineêre induksjemotor heul heech, sadat in bytsje krêft ferlern sil.
Bygelyks, EMALS (Electromagnetic Launch Systems), brûkt op fleanmasines om fleantugen te lansearjen, brûke lineêre induksjemotors.De earste sa'n lineêre motor systeem waard ynstallearre op de USS Gerald R. Ford fleanmasine.De motor kin in fleantúch fan 45.000 kg mei 240 km / h op in 91 meter spoar fersnelle.
In oar foarbyld pretpark rides.De lineêre induksjemotoren ynstalleare op guon fan dizze systemen kinne heul hege ladingen fan 0 oant 100 km / h yn 3 sekonden fersnelle.Lineêre induksjemotorstadia kinne ek brûkt wurde op RTU's, (Robot Transport Units).De measte RTU's brûke rack- en pinion-driven, mar in lineêre induksjemotor kin in hegere prestaasjes, legere kosten en folle langere libbensdoer biede.
Permaninte Magnet Synchronous Motors
PMLSM's sille typysk brûkt wurde op applikaasjes mei folle lytsere stroke, legere snelheden, mar hege oant heul hege krektens en yntinsive plichtsyklusen.De measte fan dizze applikaasjes wurde fûn yn 'e AOI (Automated Optical Inspection), semiconductor en laser masine yndustry.
De seleksje fan lineêre motor oandreaune stadia, (direkte oandriuwing), biedt wichtige prestaasjes foardielen boppe yndirekte driuwfearren, (stadia dêr't lineêre beweging wurdt krigen troch it konvertearjen fan rotearjende beweging), foar lang duorjende ûntwerpen en binne geskikt foar in protte yndustry.
Post tiid: Febrewaris 06-2023