Aktuator listrik dengan motor linier

Mayoritas motor listrik berputar. Pada saat yang sama, banyak badan kerja mesin produksi harus, sesuai dengan teknologi pekerjaannya, melakukan translasi (misalnya konveyor, konveyor, dll.) atau bolak-balik (mekanisme pengumpanan mesin pemotong logam, manipulator, piston, dan mesin lainnya ).

Transformasi gerak putar menjadi gerak translasi dilakukan melalui sambungan kinematik khusus: mur ulir, roda gigi ulir bola, rak roda gigi, mekanisme engkol dan lain-lain.

Wajar jika pembuat mesin kerja ingin menggunakan mesin yang rotornya bergerak linier untuk menggerakkan benda kerja yang melakukan gerakan maju dan bolak-balik.

Saat ini, penggerak listrik dikembangkan menggunakan asinkron linier, katup dan motor stepper… Pada prinsipnya, semua jenis motor linier dapat dibentuk dari motor putar dengan menggerakkan stator silinder secara linier dalam sebuah bidang.

Gambaran struktur motor induksi linier dapat diperoleh dengan memutar stator motor induksi menjadi bidang. Dalam hal ini, vektor gaya magnetisasi stator akan bergerak secara linier sepanjang bentang stator, yaitu dalam hal ini, bukan putaran (seperti pada motor konvensional), tetapi medan elektromagnetik stator yang bergerak terbentuk.

Sebagai elemen sekunder, strip feromagnetik yang terletak dengan celah udara kecil di sepanjang stator dapat digunakan. Strip ini bertindak sebagai rotor sel. Elemen sekunder dibawa oleh medan stator yang bergerak dan bergerak secara linier dengan kecepatan kurang dari kecepatan medan stator dengan jumlah slip absolut linier.

Kecepatan linier medan elektromagnetik perjalanan akan menjadi

dimana τ, m — pole pitch — jarak antara kutub yang berdekatan dari motor asinkron linier.

Kecepatan elemen sekunder

dimana sL — slip linier relatif.

Ketika motor disuplai dengan tegangan frekuensi standar, kecepatan medan yang dihasilkan akan cukup tinggi (lebih dari 3 m / s), yang menyulitkan penggunaan motor ini untuk menggerakkan mekanisme industri. Mesin semacam itu digunakan untuk mekanisme transportasi berkecepatan tinggi. Untuk mendapatkan kecepatan lari yang lebih rendah dan kontrol kecepatan motor induksi linier, belitannya ditenagai oleh konverter frekuensi.

Beras. 1. Desain motor uniaksial linier.

Beberapa opsi digunakan untuk merancang motor induksi linier. Salah satunya ditunjukkan pada gambar. 1.Di sini, elemen sekunder (2) - pita yang terhubung ke badan kerja, bergerak di sepanjang pemandu 1 di bawah aksi medan elektromagnetik keliling yang dibuat oleh stator 3. Namun, desain ini nyaman untuk dirakit dengan mesin yang bekerja, itu dikaitkan dengan arus bocor yang signifikan dari medan stator, akibatnya cosφ motor akan rendah.

Ara. 2. Motor linear silinder

Untuk meningkatkan hubungan elektromagnetik antara stator dan elemen sekunder, yang terakhir ditempatkan di celah antara dua stator, atau motor dirancang sebagai silinder (lihat Gambar 2).Dalam hal ini, stator motor adalah tabung (1), di dalamnya terdapat belitan silinder (2) yang merupakan belitan stator. Pencuci feromagnetik 3 ditempatkan di antara kumparan yang merupakan bagian dari sirkuit magnetik. Elemen sekundernya adalah batang tubular, yang juga terbuat dari bahan feromagnetik.

Motor induksi linier juga dapat memiliki desain terbalik di mana sekundernya diam sementara stator bergerak. Mesin ini umumnya digunakan pada kendaraan. Dalam hal ini, rel atau pita khusus digunakan sebagai elemen sekunder, dan stator ditempatkan pada gerbong yang dapat digerakkan.

Kerugian dari motor asinkron linier adalah efisiensi rendah dan kehilangan energi terkait, terutama pada elemen sekunder (kerugian selip).

Baru-baru ini, selain asinkron, mereka mulai digunakan mesin sinkron (katup).… Desain motor linier jenis ini mirip dengan yang ditunjukkan pada gambar. 1. Stator motor diubah menjadi bidang, dan magnet permanen ditempatkan pada sekunder.Varian desain terbalik dimungkinkan di mana stator adalah bagian yang dapat digerakkan dan elemen sekunder magnet permanen tidak bergerak. Belitan stator diaktifkan tergantung pada posisi relatif magnet. Untuk tujuan ini, sensor posisi (4 — pada Gambar 1) disediakan dalam desain.

Motor stepper linier juga efektif digunakan untuk penggerak posisi. Jika stator motor stepper dikerahkan di bidang, dan elemen sekunder dibuat dalam bentuk pelat, di mana gigi dibentuk dengan menggiling saluran, maka dengan pergantian belitan stator yang sesuai, elemen sekunder akan bekerja gerakan diskrit, yang langkahnya bisa sangat kecil - hingga sepersekian milimeter. Desain terbalik sering digunakan di mana sekundernya diam.

Kecepatan motor stepper linier ditentukan oleh nilai pemisahan gigi τ, jumlah fase m dan frekuensi switching

Memperoleh kecepatan gerak yang tinggi tidak menimbulkan kesulitan, karena peningkatan pembagian dan frekuensi roda gigi tidak dibatasi oleh faktor teknologi. Pembatasan ada pada nilai minimum τ, karena rasio nada ke celah antara stator dan sekunder harus minimal 10.

Penggunaan drive diskrit memungkinkan tidak hanya untuk menyederhanakan desain mekanisme yang melakukan gerakan linier satu dimensi, tetapi juga memungkinkan untuk mendapatkan gerakan dua atau multi-sumbu menggunakan satu drive.Jika dua sistem belitan ditempatkan secara ortogonal pada stator bagian yang dapat digerakkan, dan alur dibuat pada elemen sekunder dalam dua arah tegak lurus, maka elemen yang dapat digerakkan akan melakukan gerakan diskrit dalam dua koordinat, yaitu. menyediakan gerakan di pesawat.

Dalam hal ini, masalah menciptakan dukungan untuk elemen bergerak muncul. Untuk mengatasinya, bantalan udara dapat digunakan - tekanan udara yang disuplai ke ruang di bawah elemen bergerak. Motor stepper linier memberikan dorongan yang relatif rendah dan efisiensi rendah. Area aplikasi utama mereka adalah manipulator cahaya, mesin perakitan ringan, mesin pengukur, mesin pemotong laser, dan perangkat lainnya.