Rigardu la malsamajn liniajn motorojn disponeblajn kaj kiel elekti la optimuman tipon por via apliko.
La sekva artikolo estas superrigardo de la malsamaj specoj de liniaj motoroj disponeblaj, inkluzive de iliaj principoj de operacio, historio de evoluo de permanentaj magnetoj, dezajnaj metodoj por liniaj motoroj kaj industriaj sektoroj uzantaj ĉiun tipon de lineara motoro.
Linear Motor Technology povas esti: Linear Induction Motors (LIM) aŭ Permanent Magnet Linear Synchronous Motors (PMLSM).PMLSM povas esti ferkerno aŭ senfera.Ĉiuj motoroj estas haveblaj en plata aŭ tubforma agordo.Hiwin estis ĉe la avangardo de lineara motordezajno kaj fabrikado dum 20 jaroj.
Avantaĝoj de Linear Motoroj
Linia motoro estas uzata por havigi linearan moviĝon, t.e., movante antaŭfiksitan utilan ŝarĝon je diktita akcelo, rapideco, vojaĝdistanco kaj precizeco.Ĉiuj moviĝteknologioj krom linia motoro movita estas iu speco de mekanika veturado por konverti rotacian moviĝon en linearan moviĝon.Tiaj movsistemoj estas movitaj per pilkŝraŭboj, zonoj aŭ rako kaj pinjono.La funkcidaŭro de ĉiuj tiuj veturadoj estas tre dependa de la eluziĝo de la mekanikaj komponentoj uzitaj por konverti rotacian moviĝon en linearan moviĝon kaj estas relative mallonga.
La ĉefa avantaĝo de liniaj motoroj estas disponigi linearan moviĝon sen iu mekanika sistemo ĉar aero estas la dissendmedio, tial liniaj motoroj estas esence senfrikciaj veturadoj, disponigante teorie senliman funkcidaŭron.Ĉar neniuj mekanikaj partoj estas uzitaj por produkti linearan moviĝon, tre altaj akceloj estas rapidecoj estas eblaj kie aliaj veturadoj kiel ekzemple pilkŝraŭboj, zonoj aŭ rako kaj pinjono renkontos gravajn limigojn.
Liniaj Induktaj Motoroj
Figo 1
La linia indukta motoro (LIM) estis la unua inventita (usona patento 782312 - Alfred Zehden en 1905).Ĝi konsistas el "primara" kunmetita de stako de elektraj ŝtalaj lamenaĵoj kaj pluropo de kupraj bobenoj liveritaj per trifaza tensio kaj "sekundara" ĝenerale kunmetita de ŝtala plato kaj kupra aŭ aluminioplato.
Kiam la primaraj bobenoj estas energiigitaj la sekundara iĝas magnetigita kaj kampo de kirlofluoj estas formita en la sekundara direktisto.Tiu sekundara kampo tiam interagos kun la primara malantaŭa EMF por generi forton.Direkto de moviĝo sekvos la maldekstran regulon de Fleming t.e.;la direkto de moviĝo estos perpendikulara al direkto de kurento kaj direkto de kampo/fluo.
Figo 2
Liniaj induktomotoroj ofertas la avantaĝon de tre malalta kosto ĉar la sekundara ne uzas iujn ajn permanentajn magnetojn.NdFeB kaj SmCo permanentaj magnetoj estas tre multekostaj.Liniaj induktomotoroj uzas tre oftajn materialojn, (ŝtalo, aluminio, kupro), por sia malĉefa kaj eliminas ĉi tiun riskon de provizo.
Tamen, la malavantaĝo de uzado de liniaj induktomotoroj estas la havebleco de veturadoj por tiaj motoroj.Dum estas tre facile trovi veturadojn por permanenta magnetaj liniaj motoroj, estas tre malfacile trovi veturadojn por liniaj induktaj motoroj.
Figo 3
Permanent Magnet Linear Synchronous Motors
Permanentmagnetaj linearaj sinkronaj motoroj (PMLSM) havas esence la saman primaron kiel liniaj induktomotoroj (t.e., aro de bobenoj muntitaj sur stako de elektraj ŝtallamenaĵoj kaj movitaj per trifaza tensio).La malĉefa diferencas.
Anstataŭ plato el aluminio aŭ kupro muntita sur ŝtalo plato, la sekundara estas kunmetita de permanentaj magnetoj pliiĝis sur ŝtalo plato.La direkto de magnetigo de ĉiu magneto alternos kun respekto al la antaŭa kiel montrite en Fig. 3.
La evidenta avantaĝo de uzado de permanentaj magnetoj estas krei permanentan kampon en la sekundara.Ni vidis ke forto estas generita sur indukta motoro per la interagado de la primara kampo kaj la sekundara kampo kiu estas nur havebla post kiam kampo de kirlofluoj estis kreita en la sekundara tra la motora aerinterspaco.Tio rezultigos prokraston nomitan "glito" kaj moviĝo de la sekundara ne sinkronigita kun la primara tensio liverita al la primara.
Tial, induktaj liniaj motoroj estas nomitaj "sensinkronaj".Sur permanenta magneta linia motoro, la sekundara moviĝo ĉiam estos sinkronigita kun la primara tensio ĉar sekundara kampo ĉiam estas havebla kaj sen iu prokrasto.Tial, permanentaj liniaj motoroj estas nomitaj "sinkronaj".
Malsamaj specoj de permanentaj magnetoj povas esti uzitaj sur PMLSM.Dum la lastaj 120 jaroj, la proporcio de ĉiu materialo ŝanĝiĝis.De hodiaŭ, PMLSMoj uzas aŭ NdFeB-magnetojn aŭ SmCo-magnetojn sed la vasta plimulto uzas NdFeB-magnetojn.Fig. 4 montras la historion de permanenta magneta evoluo.
Figo 4
Magneta forto estas karakterizita per sia energiprodukto en Megagauss-Oersteds, (MGOe).Ĝis la mez-okdekaj nur Ŝtalo, Ferito kaj Alnico estis disponeblaj kaj liverantaj tre malaltenergiajn produktojn.SmCo-magnetoj estis evoluigitaj en la fruaj 1960-aj jaroj surbaze de laboro fare de Karl Strnat kaj Alden Ray kaj poste komercigitaj en la finsesdekaj.
Figo 5
La energiprodukto de SmCo-magnetoj estis komence pli ol duoblo de la energiprodukto de Alnico-magnetoj.En 1984 General Motors kaj Sumitomo sendepende evoluigis NdFeB-magnetojn, kunmetaĵon de Neodynium, Fero kaj Boro.Komparo de magnetoj SmCo kaj NdFeB estas montrita en Fig. 5.
NdFeB-magnetoj evoluigas multe pli altan forton ol SmCo-magnetoj sed estas multe pli sentemaj al altaj temperaturoj.SmCo-magnetoj ankaŭ estas multe pli rezistemaj al korodo kaj malaltaj temperaturoj sed estas pli multekostaj.Kiam la funkciiga temperaturo atingas la maksimuman temperaturon de la magneto, la magneto komencas malmagnetiĝi, kaj tiu malmagnetigo estas nemaligebla.La magneto perdanta magnetigon igos la motoron perdi forton kaj esti nekapabla renkonti la specifojn.Se la magneto funkcias sub maksimuma temperaturo 100% de la tempo, ĝia forto estos konservita preskaŭ senfine.
Pro la pli alta kosto de SmCo-magnetoj, NdFeB-magnetoj estas la ĝusta elekto por plej multaj motoroj, precipe pro la pli alta forto disponebla.Tamen, por iuj aplikoj kie operacia temperaturo povas esti tre alta, estas preferinde uzi SmCo-magnetojn por resti for de maksimuma funkciiga temperaturo.
Dezajno de linearaj motoroj
Linia motoro estas ĝenerale desegnita per Finitelementa Elektromagneta Simulado.3D modelo estos kreita por reprezenti la lamenigstakon, bobenojn, magnetojn kaj ŝtalplaton subtenantan la magnetojn.Aero estos modeligita ĉirkaŭ la motoro same kiel en la aerinterspaco.Tiam materialaj propraĵoj estos enmetitaj por ĉiuj komponantoj: magnetoj, elektra ŝtalo, ŝtalo, bobenoj kaj aero.Maŝo tiam estos kreita uzante H aŭ P elementojn kaj la modelo solvita.Tiam la fluo estas aplikata al ĉiu bobeno en la modelo.
Fig. 6 montras la produktaĵon de simulado kie fluo en tesla estas montrita.La ĉefa produktaĵvaloro de intereso por la simulado estas kompreneble Motora forto kaj estos disponebla.Ĉar la finturnoj de la bobenoj ne produktas ajnan forton, estas ankaŭ eble prizorgi 2D simuladon uzante 2D modelon (DXF aŭ alia formato) de la motoro inkluzive de lamenaĵoj, magnetoj, kaj ŝtala plato subtenanta la magnetojn.La produktado de tia 2D-simulado estos tre proksima al la 3D-simulado kaj sufiĉe preciza por taksi motoran forton.
Figo 6
Lineara indukta motoro estos modeligita laŭ la sama maniero, aŭ per 3D aŭ 2D modelo sed la solvado estos pli komplika ol por PMLSM.Ĉi tio estas ĉar la magneta fluo de la PMLSM sekundara estos modeligita tuj post enirado de la magnetaj trajtoj, tial nur unu solvi estos postulata por akiri ĉiujn produktaĵvalorojn inkluzive de motorforto.
Tamen, la sekundara fluo de la indukta motoro postulos paseman analizon (kun la signifo pluraj solvas je antaŭfiksita tempointervalo) tiel ke la magneta fluo de la LIM-sekundara povas esti konstruita kaj nur tiam la forto povas esti akirita.La programaro uzata por la Elektromagneta Fina Elementa Simulado devos havi la kapablon fari paseman analizon.
Lineara Motora Etapo
Figo 7
Hiwin Corporation liveras liniajn motorojn sur la komponentnivelo.En ĉi tiu kazo, nur la lineara motoro kaj la sekundaraj moduloj estos liveritaj.Por PMLSM-motoro, la sekundaraj moduloj konsistos el ŝtalaj platoj de malsamaj longoj aldone al kiuj permanentaj magnetoj estos kunvenitaj.Hiwin Corporation ankaŭ liveras kompletajn stadiojn kiel montrite en Fig. 7.
Tia stadio inkludas kadron, liniajn lagrojn, la motoran primaron, la sekundarajn magnetojn, kaleŝon por la kliento alkroĉi sian utilan ŝarĝon, la kodilon kaj kablovojon.Lineara motorstadio estos preta komenciĝi post livero kaj faciligi la vivon ĉar la kliento ne bezonos desegni kaj fabriki etapon, kiu postulas spertajn sciojn.
Lineara Motor Stage Servovivo
La funkcidaŭro de linia motorstadio estas konsiderinde pli longa ol stadio movita per zono, pilkŝraŭbo aŭ rako kaj pinjono.La mekanikaj komponentoj de nerekte movitaj stadioj estas tipe la unuaj komponentoj se temas pri malsukcesi pro la frikcio kaj eluziĝo al ili estas ade eksponitaj.Linia motorstadio estas rekta veturado sen mekanika kontakto aŭ eluziĝo ĉar la dissendmedio estas aero.Tial, la nuraj komponentoj kiuj povas malsukcesi sur linia motorstadio estas la liniaj lagroj aŭ la motoro mem.
La liniaj lagroj tipe havas tre longan funkcidaŭron ĉar la radiala ŝarĝo estas tre malalta.La funkcidaŭro de la motoro dependos de la meza kuranta temperaturo.Figuro 8 montras motoran izolan vivon kiel funkcion de temperaturo.La regulo estas, ke servodaŭro estos duonigita por ĉiu 10 celsiusgradoj, ke la kuranta temperaturo estas super la taksita temperaturo.Ekzemple, motoro Izola klaso F funkcios 325,000 horojn je averaĝa temperaturo de 120 °C.
Tial, estas antaŭvidite ke linia motorstadio havos funkcidaŭron de 50+ jaroj se la motoro estas elektita konservative, funkcidaŭro kiu neniam povas esti atingita per zono, pilkŝraŭbo, aŭ rako kaj pinion movitaj stadioj.
Figo 8
Aplikoj por Linear Motors
Liniaj induktomotoroj (LIM) estas plejparte uzitaj en aplikoj kun longa vojaĝlongo kaj kie tre alta forto estas postulata kombinita kun tre altaj rapidecoj.La kialo de elektado de lineara indukta motoro estas ĉar la kosto de la sekundara estos konsiderinde pli malalta ol se uzado de PMLSM kaj ĉe tre alta rapideco la Lineara induktomotorefikeco estas tre alta, tiel ke malmulte da potenco estos perdita.
Ekzemple, EMALS (Electromagnetic Launch Systems), uzata sur aviadilŝipoj por lanĉi aviadilojn uzas liniajn induktajn motorojn.La unua tia linia motorsistemo estis instalita sur la USS Gerald R. Ford aviadilŝipo.La motoro povas akceli aviadilon de 45 000 kg je 240 km/h sur 91-metra trako.
Alia ekzemplo de amuzparkaj rajdoj.La liniaj induktomotoroj instalitaj sur iuj el ĉi tiuj sistemoj povas akceli tre altajn utilajn ŝarĝojn de 0 ĝis 100 km/h en 3 sekundoj.Liniaj induktomotoraj stadioj ankaŭ povas esti uzitaj sur RTUoj, (Robot Transport Units).La plej multaj RTU-oj uzas drakojn kaj pinion-motorojn sed linia indukta motoro povas oferti pli altan efikecon, pli malaltan koston kaj multe pli longan funkcidaŭron.
Konstantaj Magnetaj Sinkronaj Motoroj
PMLSMoj tipe estos uzitaj sur aplikoj kun multe pli malgrandaj batoj, pli malaltaj rapidecoj sed alta ĝis tre alta precizeco kaj intensaj devocikloj.La plej multaj el tiuj aplikoj estas trovitaj en la AOI (Aŭtomatigita Optika Inspektado), semikonduktaĵo kaj laseraj maŝinindustrioj.
La elekto de liniaj motormotoraj stadioj, (rekta veturado), ofertas signifajn rendimentajn avantaĝojn super nerektaj veturadoj, (stadioj kie linia moviĝo estas akirita per konvertado de rotacia moviĝo), por longdaŭraj dezajnoj kaj taŭgas por multaj industrioj.
Afiŝtempo: Feb-06-2023