Thiết bị truyền động điện với động cơ tuyến tính

Phần lớn các động cơ điện là quay. Đồng thời, nhiều bộ phận làm việc của máy sản xuất phải thực hiện tịnh tiến (ví dụ: băng tải, băng tải, v.v.) hoặc tịnh tiến (ví dụ: băng tải, băng tải, v.v.) theo công nghệ làm việc của chúng (cơ chế cấp liệu cho máy cắt kim loại, máy điều khiển, pít-tông và các máy khác). ).

Việc chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến được thực hiện bằng các kết nối động học đặc biệt: đai ốc vít, bánh vít hình cầu, giá đỡ bánh răng, cơ cấu quay và các loại khác.

Lẽ tự nhiên là những người chế tạo máy móc làm việc muốn sử dụng động cơ có rôto chuyển động thẳng để truyền động cho các cơ quan làm việc thực hiện chuyển động tịnh tiến và chuyển động tịnh tiến.

Hiện tại, truyền động điện được phát triển bằng cách sử dụng không đồng bộ tuyến tính, van và động cơ bước… Về nguyên tắc, bất kỳ loại động cơ tuyến tính nào cũng có thể được tạo thành từ động cơ quay bằng cách di chuyển tuyến tính stato hình trụ trong một mặt phẳng.

Có thể thu được ý tưởng về cấu trúc của động cơ cảm ứng tuyến tính bằng cách biến stato của động cơ cảm ứng thành một mặt phẳng. Trong trường hợp này, vectơ lực từ hóa của stato sẽ chuyển động tuyến tính dọc theo nhịp của stato, tức là trong trường hợp này, không phải quay (như trong động cơ thông thường), mà là trường điện từ chuyển động của stato được hình thành.

Là một phần tử phụ, có thể sử dụng một dải sắt từ có khe hở không khí nhỏ dọc theo stato. Dải này hoạt động như một rôto tế bào. Phần tử thứ cấp được mang bởi trường stato chuyển động và chuyển động tuyến tính với tốc độ nhỏ hơn tốc độ của trường stato một lượng trượt tuyệt đối tuyến tính.

Vận tốc tuyến tính của trường điện từ di chuyển sẽ là

trong đó τ, m - bước cực - khoảng cách giữa các cực liền kề của động cơ không đồng bộ tuyến tính.

Tốc độ phần tử phụ

trong đó sL - trượt tuyến tính tương đối.

Khi động cơ được cung cấp điện áp tần số tiêu chuẩn, vận tốc trường thu được sẽ đủ cao (hơn 3 m / s), điều này gây khó khăn cho việc sử dụng các động cơ này để điều khiển các cơ chế công nghiệp. Những động cơ như vậy được sử dụng cho các cơ chế vận chuyển tốc độ cao. Để có được tốc độ chạy thấp hơn và điều khiển tốc độ của động cơ cảm ứng tuyến tính, các cuộn dây của nó được cung cấp bởi một bộ biến tần.

Cơm. 1. Thiết kế động cơ một trục tuyến tính.

Một số tùy chọn được sử dụng để thiết kế một động cơ cảm ứng tuyến tính. Một trong số chúng được hiển thị trong hình. 1.Ở đây, phần tử thứ cấp (2) — một dải băng được nối với cơ thể làm việc, di chuyển dọc theo các thanh dẫn 1 dưới tác động của trường điện từ di chuyển do stato 3 tạo ra. Tuy nhiên, thiết kế này thuận tiện cho việc lắp ráp với máy làm việc, nó có liên quan đến dòng điện rò rỉ đáng kể của trường stato, do đó cosφ của động cơ sẽ thấp.

Quả sung. 2. Động cơ tuyến tính hình trụ

Để tăng kết nối điện từ giữa stato và phần tử thứ cấp, phần thứ hai được đặt trong rãnh giữa hai stato hoặc động cơ được thiết kế dưới dạng hình trụ (xem Hình 2). (1), bên trong có các cuộn dây hình trụ (2) là cuộn dây stato. Vòng đệm sắt từ 3 được đặt giữa các cuộn dây là một phần của mạch từ. Phần tử thứ cấp là một thanh hình ống, cũng được làm bằng vật liệu sắt từ.

Động cơ cảm ứng tuyến tính cũng có thể có thiết kế đảo ngược trong đó cuộn thứ cấp đứng yên trong khi stato chuyển động. Những động cơ này thường được sử dụng trong các phương tiện. Trong trường hợp này, một đường ray hoặc băng đặc biệt được sử dụng làm phần tử phụ và stato được đặt trên một giá đỡ có thể di chuyển được.

Nhược điểm của động cơ không đồng bộ tuyến tính là hiệu suất thấp và tổn thất năng lượng liên quan, chủ yếu ở phần tử thứ cấp (tổn thất trượt).

Gần đây, ngoài việc không đồng bộ, chúng bắt đầu được sử dụng động cơ (van) đồng bộ… Thiết kế của động cơ tuyến tính loại này tương tự như trong hình. 1. Stato của động cơ được biến thành một mặt phẳng và nam châm vĩnh cửu được đặt trên cuộn thứ cấp.Có thể có một biến thể thiết kế đảo ngược trong đó stato là bộ phận di động và phần tử thứ cấp nam châm vĩnh cửu là cố định. Các cuộn dây stato được chuyển mạch tùy thuộc vào vị trí tương đối của các nam châm. Với mục đích này, một cảm biến vị trí (4 — trong Hình 1) được cung cấp trong thiết kế.

Động cơ bước tuyến tính cũng được sử dụng hiệu quả cho các ổ định vị. Nếu stato của động cơ bước được triển khai trên mặt phẳng và phần tử thứ cấp được chế tạo ở dạng tấm, trên đó các răng được tạo thành bằng cách phay các kênh, thì với sự chuyển đổi phù hợp của cuộn dây stato, phần tử thứ cấp sẽ hoạt động một chuyển động rời rạc, bước của nó có thể rất nhỏ - đến từng phần của milimét. Một thiết kế đảo ngược thường được sử dụng khi thứ cấp đứng yên.

Tốc độ của động cơ bước tuyến tính được xác định bởi giá trị của khoảng cách răng τ, số pha m và tần số chuyển mạch

Để đạt được tốc độ chuyển động cao không gây khó khăn, vì sự gia tăng phân chia và tần số của các bánh răng không bị giới hạn bởi các yếu tố công nghệ. Các hạn chế tồn tại đối với giá trị tối thiểu của τ, vì tỷ lệ của bước với khoảng cách giữa stato và cuộn thứ cấp phải ít nhất là 10.

Việc sử dụng một ổ đĩa riêng biệt không chỉ cho phép đơn giản hóa việc thiết kế các cơ chế thực hiện chuyển động một chiều tuyến tính mà còn có thể thu được các chuyển động hai hoặc nhiều trục bằng một ổ đĩa duy nhất.Nếu hai hệ thống cuộn dây được đặt trực giao trên stato của bộ phận chuyển động và các rãnh được tạo trong phần tử thứ cấp theo hai hướng vuông góc, thì phần tử chuyển động sẽ thực hiện chuyển động rời rạc theo hai tọa độ, tức là. cung cấp chuyển động trong một mặt phẳng.

Trong trường hợp này, vấn đề tạo hỗ trợ cho phần tử di động phát sinh. Để giải quyết, có thể sử dụng đệm khí - áp suất của không khí cung cấp cho không gian dưới các phần tử chuyển động. Động cơ bước tuyến tính cung cấp lực đẩy tương đối thấp và hiệu quả thấp. Các lĩnh vực ứng dụng chính của chúng là máy điều khiển ánh sáng, máy lắp ráp ánh sáng, máy đo, máy cắt laser và các thiết bị khác.