Servomotor electric cu motoare liniare

Majoritatea motoarelor electrice sunt rotative. În același timp, multe corpuri de lucru ale mașinilor de producție trebuie, în funcție de tehnologia muncii lor, să efectueze translație (de exemplu, transportoare, transportoare etc.) sau alternativă (mecanisme pentru alimentarea mașinilor de tăiat metal, manipulatoare, pistoane și alte mașini). ).

Transformarea mișcării de rotație în mișcare de translație se realizează prin intermediul conexiunilor cinematice speciale: piuliță cu șurub, angrenaj cu șurub sferic, cremalieră, mecanism cu manivelă și altele.

Este firesc ca constructorii de mașini de lucru să dorească să folosească motoare al căror rotor se mișcă liniar pentru a antrena corpurile de lucru care efectuează mișcare înainte și alternativă.

În prezent, acționările electrice sunt dezvoltate folosind asincrone liniare, supape și motoare pas cu pas… În principiu, orice tip de motor liniar poate fi format dintr-un motor rotativ prin mișcarea liniară a statorului cilindric într-un plan.

O idee despre structura unui motor liniar cu inducție poate fi obținută prin transformarea statorului motorului cu inducție într-un plan. În acest caz, vectorul forțelor de magnetizare ale statorului se va deplasa liniar de-a lungul distanței statorului, adică. în acest caz, nu se formează un câmp electromagnetic rotativ (ca în motoarele convenționale), ci un câmp electromagnetic deplasare al statorului.

Ca element secundar, poate fi utilizată o bandă feromagnetică situată cu un mic spațiu de aer de-a lungul statorului. Această bandă acționează ca un rotor al celulei. Elementul secundar este purtat de câmpul statorului în mișcare și se mișcă liniar cu o viteză mai mică decât viteza câmpului statorului cu cantitatea de alunecare liniară absolută.

Viteza liniară a câmpului electromagnetic de călătorie va fi

unde τ, m — pasul polilor — distanța dintre polii adiacenți ai unui motor liniar asincron.

Viteza elementului secundar

unde sL — alunecare liniară relativă.

Când motorul este alimentat cu tensiune de frecvență standard, vitezele de câmp rezultate vor fi suficient de mari (mai mult de 3 m / s), ceea ce face dificilă utilizarea acestor motoare pentru a conduce mecanisme industriale. Astfel de motoare sunt folosite pentru mecanismele de transport de mare viteză. Pentru a obține viteze de funcționare mai mici și controlul vitezei unui motor liniar cu inducție, înfășurările sale sunt alimentate de un convertor de frecvență.

Orez. 1. Proiectarea motorului liniar uniaxial.

Mai multe opțiuni sunt utilizate pentru a proiecta un motor liniar cu inducție. Una dintre ele este prezentată în fig. 1.Aici, elementul secundar (2) - o bandă conectată la corpul de lucru, se mișcă de-a lungul ghidajelor 1 sub acțiunea unui câmp electromagnetic de călătorie creat de statorul 3. Cu toate acestea, acest design este convenabil pentru asamblarea cu o mașină de lucru, acesta este asociat cu curenți de scurgere semnificativi ai câmpului statorului, în urma cărora cosφ al motorului va fi scăzut.

Smochin. 2. Motor liniar cilindric

Pentru a crește legătura electromagnetică dintre stator și elementul secundar, acesta din urmă este plasat în fanta dintre cele două statoare, sau motorul este proiectat ca un cilindru (vezi Fig. 2).În acest caz, statorul motorului este un tub (1), în interiorul căruia se află înfășurări cilindrice (2) care sunt înfășurarea statorului. Șaibe feromagnetice 3 sunt plasate între bobinele care fac parte din circuitul magnetic. Elementul secundar este o tijă tubulară, care este tot dintr-un material feromagnetic.

Motoarele liniare cu inducție pot avea, de asemenea, un design inversat în care secundarul este staționar în timp ce statorul se mișcă. Aceste motoare sunt utilizate în general în vehicule. În acest caz, o șină sau o bandă specială este folosită ca element secundar, iar statorul este plasat pe un cărucior mobil.

Dezavantajul motoarelor liniare asincrone este randamentul scazut si pierderile de energie asociate, in principal in elementul secundar (pierderile de alunecare).

Recent, pe lângă asincrone, au început să fie folosite motoare sincrone (cu supape).… Designul unui motor liniar de acest tip este similar cu cel prezentat în fig. 1. Statorul motorului este transformat într-un plan, iar magneții permanenți sunt plasați pe secundar.O variantă de proiectare inversată este posibilă în cazul în care statorul este o parte mobilă, iar elementul secundar cu magnet permanent este staționar. Înfășurările statorului sunt comutate în funcție de poziția relativă a magneților. În acest scop, în proiect este prevăzut un senzor de poziție (4 — în Fig. 1).

Motoarele liniare pas cu pas sunt, de asemenea, utilizate eficient pentru acționările poziționale. Dacă statorul motorului pas cu pas este desfășurat în plan, iar elementul secundar este realizat sub forma unei plăci, pe care se formează dinții prin frezarea canalelor, atunci cu comutarea adecvată a înfășurărilor statorului, elementul secundar va funcționa. o mișcare discretă, al cărei pas poate fi foarte mic - până la fracțiuni de milimetru. Un design inversat este adesea folosit acolo unde secundarul este staționar.

Viteza unui motor liniar pas cu pas este determinată de valoarea separării dinților τ, de numărul de faze m și de frecvența de comutare

Obținerea unor viteze mari de mișcare nu creează dificultăți, deoarece creșterea diviziunii și frecvenței vitezelor nu este limitată de factori tehnologici. Există restricții cu privire la valoarea minimă a lui τ, deoarece raportul dintre pas și decalajul dintre stator și secundar trebuie să fie de cel puțin 10.

Utilizarea unei acționări discrete permite nu numai să simplifice proiectarea mecanismelor care efectuează mișcare liniară unidimensională, dar face și posibilă obținerea de mișcări cu două sau mai multe axe folosind o singură unitate.Dacă două sisteme de înfășurare sunt așezate ortogonal pe statorul părții mobile, iar în elementul secundar sunt realizate caneluri în două direcții perpendiculare, atunci elementul mobil va efectua o mișcare discretă în două coordonate, adică. asigură deplasarea într-un avion.

În acest caz, se pune problema creării suportului pentru elementul mobil. Pentru a o rezolva, se poate folosi o pernă de aer - presiunea aerului furnizat spațiului de sub elementele în mișcare. Motoarele liniare pas cu pas oferă o tracțiune relativ scăzută și o eficiență scăzută. Principalele lor domenii de aplicare sunt manipulatoarele de lumină, mașinile de asamblare ușoară, mașinile de măsurat, mașinile de tăiat cu laser și alte dispozitive.