Një vështrim në motorët e ndryshëm linearë të disponueshëm dhe si të zgjidhni llojin optimal për aplikimin tuaj.
Artikulli vijues është një përmbledhje e llojeve të ndryshme të motorëve linearë të disponueshëm, duke përfshirë parimet e funksionimit të tyre, historinë e zhvillimit të magneteve të përhershëm, metodat e projektimit për motorët linearë dhe sektorët industrialë që përdorin çdo lloj motori linear.
Teknologjia e Motorit Linear mund të jetë: Motorët me induksion linear (LIM) ose Motorët sinkron linear me magnet të përhershëm (PMLSM).PMLSM mund të jetë me bërthamë hekuri ose pa hekur.Të gjithë motorët janë të disponueshëm në konfigurim të sheshtë ose tuba.Hiwin ka qenë në ballë të projektimit dhe prodhimit linear të motorëve për 20 vjet.
Përparësitë e motorëve linearë
Një motor linear përdoret për të siguruar lëvizje lineare, p.sh., për të lëvizur një ngarkesë të caktuar me një nxitim, shpejtësi, distancë udhëtimi dhe saktësi të diktuar.Të gjitha teknologjitë e lëvizjes, përveçse me motor linear, janë një lloj lëvizjeje mekanike për të kthyer lëvizjen rrotulluese në lëvizje lineare.Sisteme të tilla lëvizjeje drejtohen nga vida me top, rripa ose raft dhe pinion.Jeta e shërbimit të të gjithë këtyre disqeve varet shumë nga konsumimi i përbërësve mekanikë të përdorur për të kthyer lëvizjen rrotulluese në lëvizje lineare dhe është relativisht e shkurtër.
Avantazhi kryesor i motorëve linearë është të sigurojnë lëvizje lineare pa ndonjë sistem mekanik, sepse ajri është mjeti i transmetimit, prandaj motorët linearë janë në thelb disqe pa fërkime, duke siguruar teorikisht jetë të pakufizuar shërbimi.Për shkak se nuk përdoren pjesë mekanike për të prodhuar lëvizje lineare, përshpejtimet shumë të larta janë të mundshme kur disqet e tjera si vidhat me top, rripat ose rafti dhe shtylla do të hasin kufizime serioze.
Motorët me induksion linear
Fig 1
Motori me induksion linear (LIM) ishte i pari i shpikur (patenta amerikane 782312 - Alfred Zehden në 1905).Ai përbëhet nga një "primare" e përbërë nga një pirg petëzimi elektrik çeliku dhe një mori mbështjellash bakri të furnizuara nga një tension trefazor dhe një "sekondar" i përbërë përgjithësisht nga një pllakë çeliku dhe një pllakë bakri ose alumini.
Kur bobinat primare aktivizohen, sekondari magnetizohet dhe një fushë rrymash vorbull formohet në përcjellësin dytësor.Kjo fushë dytësore më pas do të ndërveprojë me EMF-në kryesore të pasme për të gjeneruar forcë.Drejtimi i lëvizjes do të ndjekë rregullin e dorës së majtë të Fleming-ut, dmth.drejtimi i lëvizjes do të jetë pingul me drejtimin e rrymës dhe drejtimin e fushës/fluksit.
Fig 2
Motorët me induksion linear ofrojnë avantazhin e kostos shumë të ulët, sepse sekondari nuk përdor asnjë magnet të përhershëm.Magnetët e përhershëm NdFeB dhe SmCo janë shumë të shtrenjta.Motorët me induksion linear përdorin materiale shumë të zakonshme, (çeliku, alumini, bakri), për sekondarin e tyre dhe eliminojnë këtë rrezik furnizimi.
Sidoqoftë, dobësia e përdorimit të motorëve me induksion linear është disponueshmëria e disqeve për motorë të tillë.Ndërsa është shumë e lehtë të gjesh disqet për motorët linearë me magnet të përhershëm, është shumë e vështirë të gjesh disqe për motorët me induksion linear.
Fig 3
Motorë sinkron linearë me magnet të përhershëm
Motorët sinkron linearë me magnet të përhershëm (PMLSM) kanë në thelb të njëjtin primar si motorët me induksion linear (d.m.th., një grup mbështjellash të montuara në një pirg petëzimi elektrik çeliku dhe të drejtuar nga një tension trefazor).E mesme ndryshon.
Në vend të një pllake alumini ose bakri të montuar në një pllakë çeliku, sekondari përbëhet nga magnet të përhershëm të montuar në një pllakë çeliku.Drejtimi i magnetizimit të çdo magneti do të alternohet në lidhje me atë të mëparshëm siç tregohet në Fig. 3.
Avantazhi i dukshëm i përdorimit të magnetëve të përhershëm është krijimi i një fushe të përhershme në sekondar.Ne kemi parë që forca gjenerohet në një motor induksioni nga ndërveprimi i fushës parësore dhe fushës dytësore, e cila është e disponueshme vetëm pasi një fushë me rryma vorbull të jetë krijuar në hapësirën dytësore përmes hapësirës ajrore të motorit.Kjo do të rezultojë në një vonesë të quajtur "rrëshqitje" dhe një lëvizje të dytësore jo në sinkron me tensionin primar të furnizuar në primar.
Për këtë arsye, motorët linearë me induksion quhen "asinkron".Në një motor linear me magnet të përhershëm, lëvizja dytësore do të jetë gjithmonë në sinkron me tensionin primar sepse fusha dytësore është gjithmonë e disponueshme dhe pa asnjë vonesë.Për këtë arsye, motorët linearë të përhershëm quhen "sinkron".
Lloje të ndryshme magnetësh të përhershëm mund të përdoren në një PMLSM.Gjatë 120 viteve të fundit, raporti i secilit material ka ndryshuar.Që sot, PMLSM-të përdorin ose magnet NdFeB ose magnet SmCo, por shumica dërrmuese po përdorin magnet NdFeB.Fig. 4 tregon historinë e zhvillimit të magnetit të përhershëm.
Fig 4
Forca e magnetit karakterizohet nga produkti i tij i energjisë në Megagauss-Oersteds, (MGOe).Deri në mesin e viteve tetëdhjetë vetëm Steel, Ferrite dhe Alnico ishin në dispozicion dhe ofronin produkte me energji shumë të ulët.Magnetët SmCo u zhvilluan në fillim të viteve 1960 bazuar në punën e Karl Strnat dhe Alden Ray dhe më vonë u komercializuan në fund të viteve gjashtëdhjetë.
Fig 5
Produkti energjetik i magnetëve SmCo fillimisht ishte më shumë se dyfishi i produktit energjetik të magnetëve Alnico.Në 1984 General Motors dhe Sumitomo zhvilluan në mënyrë të pavarur magnet NdFeB, një përbërje e Neodynium, Hekurit dhe Borit.Një krahasim i magnetëve SmCo dhe NdFeB është paraqitur në Fig. 5.
Magnetët NdFeB zhvillojnë forcë shumë më të lartë se magnetët SmCo, por janë shumë më të ndjeshëm ndaj temperaturave të larta.Magnetët SmCo janë gjithashtu shumë më rezistent ndaj korrozionit dhe temperaturave të ulëta, por janë më të shtrenjtë.Kur temperatura e funksionimit arrin temperaturën maksimale të magnetit, magneti fillon të demagnetizohet, dhe ky çmagnetizim është i pakthyeshëm.Magnetizimi i humbur do të bëjë që motori të humbasë forcën dhe të mos jetë në gjendje të përmbushë specifikimet.Nëse magneti funksionon nën temperaturën maksimale 100% të kohës, forca e tij do të ruhet pothuajse për një kohë të pacaktuar.
Për shkak të kostos më të lartë të magnetëve SmCo, magnetët NdFeB janë zgjidhja e duhur për shumicën e motorëve, veçanërisht duke pasur parasysh forcën më të lartë të disponueshme.Megjithatë, për disa aplikacione ku temperatura e funksionimit mund të jetë shumë e lartë, preferohet përdorimi i magneteve SmCo për të qëndruar larg temperaturës maksimale të funksionimit.
Projektimi i motorëve linearë
Një motor linear është projektuar përgjithësisht nëpërmjet Simulimit elektromagnetik të elementeve të fundme.Një model 3D do të krijohet për të përfaqësuar pirgun e petëzimit, mbështjelljet, magnetet dhe pllakën e çelikut që mbështesin magnetët.Ajri do të modelohet rreth motorit si dhe në hapësirën ajrore.Pastaj vetitë e materialeve do të futen për të gjithë komponentët: magnet, çeliku elektrik, çeliku, mbështjelljet dhe ajri.Më pas do të krijohet një rrjetë duke përdorur elementët H ose P dhe modeli do të zgjidhet.Pastaj rryma aplikohet në secilën spirale në model.
Fig. 6 tregon daljen e një simulimi ku shfaqet fluksi në tesla.Vlera kryesore e prodhimit me interes për simulimin është sigurisht Forca motorike dhe do të jetë e disponueshme.Për shkak se kthesat fundore të mbështjelljeve nuk prodhojnë asnjë forcë, është gjithashtu e mundur të ekzekutohet një simulim 2D duke përdorur një model 2D (DXF ose format tjetër) të motorit duke përfshirë petëzimin, magnetet dhe pllakën e çelikut që mbështesin magnetët.Prodhimi i një simulimi të tillë 2D do të jetë shumë afër simulimit 3D dhe mjaft i saktë për të vlerësuar forcën motorike.
Fig 6
Një motor induksion linear do të modelohet në të njëjtën mënyrë, qoftë nëpërmjet një modeli 3D ose 2D, por zgjidhja do të jetë më e ndërlikuar sesa për një PMLSM.Kjo është për shkak se fluksi magnetik i sekondarit PMLSM do të modelohet menjëherë pas hyrjes në vetitë e magneteve, prandaj do të kërkohet vetëm një zgjidhje për të marrë të gjitha vlerat e daljes duke përfshirë forcën motorike.
Megjithatë, fluksi dytësor i motorit të induksionit do të kërkojë një analizë kalimtare (që do të thotë disa zgjidhje në një interval të caktuar kohor) në mënyrë që fluksi magnetik i sekondarit LIM të mund të ndërtohet dhe vetëm atëherë të merret forca.Softueri i përdorur për Simulimin e Elementeve të Fundit Elektromagnetik do të duhet të ketë aftësinë për të kryer një analizë kalimtare.
Skena motorike lineare
Fig 7
Hiwin Corporation furnizon motorë linearë në nivelin e komponentëve.Në këtë rast, do të dorëzohen vetëm motori linear dhe modulet dytësore.Për një motor PMLSM, modulet dytësore do të përbëhen nga pllaka çeliku me gjatësi të ndryshme, në krye të të cilave do të montohen magnet të përhershëm.Hiwin Corporation ofron gjithashtu faza të plota siç tregohet në Fig. 7.
Një fazë e tillë përfshin një kornizë, kushineta lineare, motor primar, magnet dytësor, një karrocë për klientin për të lidhur ngarkesën e tij, koduesin dhe një trase kabllore.Një skenë motorike lineare do të jetë gati për të filluar pas dorëzimit dhe do ta bëjë jetën më të lehtë, sepse klienti nuk do të ketë nevojë të projektojë dhe prodhojë një skenë, e cila kërkon njohuri të ekspertëve.
Jeta e shërbimit të skenës motorike lineare
Jetëgjatësia e shërbimit të një faze motori linear është dukshëm më e gjatë se një skenë e drejtuar nga rripi, vidhos me top ose raft dhe pinion.Komponentët mekanikë të fazave të drejtuara në mënyrë indirekte janë zakonisht komponentët e parë që dështojnë për shkak të fërkimit dhe konsumit ndaj të cilit ekspozohen vazhdimisht.Një fazë motorike lineare është një makinë e drejtpërdrejtë pa kontakt ose konsum mekanik, sepse mjeti i transmetimit është ajri.Prandaj, të vetmit komponentë që mund të dështojnë në një fazë motorike lineare janë kushinetat lineare ose vetë motori.
Kushinetat lineare zakonisht kanë një jetë të gjatë shërbimi, sepse ngarkesa radiale është shumë e ulët.Jeta e shërbimit të motorit do të varet nga temperatura mesatare e funksionimit.Figura 8 tregon jetëgjatësinë e izolimit të motorit në funksion të temperaturës.Rregulli është që jeta e shërbimit do të përgjysmohet për çdo 10 gradë Celsius që temperatura e funksionimit është mbi temperaturën e vlerësuar.Për shembull, një klasë e izolimit të motorit F do të funksionojë 325,000 orë në një temperaturë mesatare prej 120°C.
Prandaj, parashikohet që një fazë motorike lineare do të ketë një jetëgjatësi prej 50+ vjet nëse motori zgjidhet në mënyrë konservative, një jetë shërbimi që nuk mund të arrihet kurrë me anë të brezit, vidhos së topit ose fazave të shtyrjes së raftit dhe pinionit.
Fig 8
Aplikime për Motorë Linear
Motorët me induksion linear (LIM) përdoren kryesisht në aplikime me gjatësi të gjatë udhëtimi dhe ku kërkohet forcë shumë e lartë e kombinuar me shpejtësi shumë të larta.Arsyeja për zgjedhjen e një motori me induksion linear është sepse kostoja e dytësore do të jetë dukshëm më e ulët se nëse përdorni një PMLSM dhe me shpejtësi shumë të lartë, efikasiteti i motorit me induksion linear është shumë i lartë, kështu që do të humbasë pak energji.
Për shembull, EMALS (Sistemet Electromagnetic Launch), të përdorura në aeroplanmbajtëse për të nisur avionët, përdorin motorë me induksion linear.Sistemi i parë i tillë motorik linear u instalua në aeroplanmbajtësen USS Gerald R. Ford.Motori mund të përshpejtojë një avion 45,000 kg me 240 km/h në një pistë 91 metra.
Një shembull tjetër i udhëtimeve në park zbavitës.Motorët me induksion linear të instaluar në disa prej këtyre sistemeve mund të përshpejtojnë ngarkesa shumë të larta nga 0 në 100 km/h në 3 sekonda.Fazat e motorit me induksion linear mund të përdoren gjithashtu në RTU, (Njësitë e Transportit Robot).Shumica e RTU-ve përdorin disqet me raft dhe shtyllë, por një motor induksion linear mund të ofrojë një performancë më të lartë, kosto më të ulët dhe jetëgjatësi shumë më të gjatë shërbimi.
Motorë sinkron me magnet të përhershëm
PMLSM zakonisht do të përdoren në aplikacione me goditje shumë më të vogla, shpejtësi më të ulëta, por saktësi të lartë në shumë të lartë dhe cikle pune intensive.Shumica e këtyre aplikacioneve gjenden në industrinë AOI (Automated Optical Inspection), industritë e gjysmëpërçuesve dhe makinerive lazer.
Përzgjedhja e shkallëve lineare të drejtuara nga motori, (ngasja direkte), ofron përfitime të konsiderueshme të performancës mbi disqet indirekte, (fazat ku lëvizja lineare arrihet duke konvertuar lëvizjen rrotulluese), për dizajne afatgjatë dhe janë të përshtatshme për shumë industri.
Koha e postimit: Shkurt-06-2023