리니어 모터가 있는 전동 액추에이터

대부분의 전기 모터는 회전식입니다. 동시에 생산 기계의 많은 작업 기관은 작업 기술에 따라 병진(예: 컨베이어, 컨베이어 등) 또는 왕복 운동(금속 절삭 기계, 매니퓰레이터, 피스톤 및 기타 기계 공급 메커니즘)을 수행해야 합니다. ).

회전 운동을 병진 운동으로 변환하는 작업은 나사 너트, 구형 나사 기어, 기어 랙, 크랭크 메커니즘 등의 특수한 운동학적 연결을 통해 수행됩니다.

작업 기계의 제작자가 전진 및 왕복 운동을 수행하는 작업체를 구동하기 위해 로터가 선형으로 움직이는 엔진을 사용하기를 원하는 것은 자연스러운 일입니다.

현재 전기 드라이브는 선형 비동기식, 밸브 및 스테퍼 모터… 원칙적으로 평면에서 원통형 고정자를 선형으로 이동하면 회전 모터에서 모든 유형의 선형 모터를 형성할 수 있습니다.

선형 유도 전동기의 구조에 대한 아이디어는 유도 전동기 고정자를 평면으로 돌려서 얻을 수 있습니다. 이 경우 고정자의 자화력 벡터는 고정자의 스팬을 따라 선형으로 이동합니다. 이 경우 회전(기존 모터에서와 같이)이 아니라 고정자의 이동 전자기장이 형성됩니다.

고정자를 따라 작은 에어 갭이 있는 강자성 스트립을 보조 요소로 사용할 수 있습니다. 이 스트립은 셀 로터 역할을 합니다. 보조 요소는 움직이는 고정자 필드에 의해 운반되며 선형 절대 슬립의 양만큼 고정자 필드의 속도보다 낮은 속도로 선형으로 이동합니다.

이동하는 전자기장의 선속도는

여기서 τ, m — 극 피치 — 선형 비동기 모터의 인접한 극 사이의 거리.

보조 요소 속도

여기서 sL — 상대 선형 슬립.

모터에 표준 주파수 전압이 공급되면 필드 속도가 충분히 높아(3m/s 이상) 이러한 모터를 사용하여 산업용 메커니즘을 구동하기가 어렵습니다. 이러한 엔진은 고속 운송 메커니즘에 사용됩니다. 선형 유도 전동기의 더 낮은 작동 속도와 속도 제어를 얻기 위해 권선은 주파수 변환기에 의해 구동됩니다.

쌀. 1. 선형 단축 모터의 설계.

선형 유도 전동기를 설계하는 데 몇 가지 옵션이 사용됩니다. 그 중 하나가 그림에 나와 있습니다. 1.여기서 보조 요소(2) - 작업 본체에 연결된 테이프는 고정자(3)에 의해 생성된 이동 전자기장의 작용에 따라 가이드(1)를 따라 이동합니다. 그러나이 디자인은 작업 기계와의 조립에 편리합니다. 고정자 필드의 상당한 누설 전류와 관련되어 모터의 cosφ가 낮아집니다.

무화과. 2. 원통형 리니어 모터

고정자와 보조 요소 사이의 전자기 연결을 증가시키기 위해 후자는 두 고정자 사이의 슬롯에 배치되거나 모터가 실린더로 설계됩니다(그림 2 참조). 이 경우 모터 고정자는 튜브입니다. (1) 내부에 고정자 권선인 원통형 권선(2)이 있습니다. 강자성 와셔(3)는 자기 회로의 일부인 코일 사이에 배치됩니다. 두 번째 요소는 역시 강자성 재료로 만들어진 관형 막대입니다.

선형 유도 모터는 고정자가 움직이는 동안 2차 모터가 고정되는 반전 설계를 가질 수도 있습니다. 이러한 엔진은 일반적으로 차량에 사용됩니다. 이 경우 레일 또는 특수 테이프가 보조 요소로 사용되며 고정자는 이동 가능한 캐리지에 배치됩니다.

선형 비동기 모터의 단점은 낮은 효율과 관련 에너지 손실(주로 2차 요소(슬립 손실))입니다.

최근에는 비동기식 외에도 사용되기 시작했습니다. 동기(밸브) 엔진… 이 유형의 선형 모터 설계는 그림에 표시된 것과 유사합니다. 1. 전동기의 고정자를 평면으로 하고 2차측에 영구자석을 배치한다.고정자가 움직일 수 있는 부품이고 영구 자석 보조 요소가 고정되어 있는 경우 반전된 설계 변형이 가능합니다. 고정자 권선은 자석의 상대 위치에 따라 전환됩니다. 이를 위해 위치 센서(그림 1의 4 -)가 설계에 제공됩니다.

리니어 스테퍼 모터는 위치 드라이브에도 효과적으로 사용됩니다. 스테퍼 모터의 고정자가 평면에 배치되고 보조 요소가 플레이트 형태로 만들어지면 채널을 밀링하여 톱니가 형성된 다음 고정자 권선을 적절하게 전환하면 보조 요소가 수행됩니다. 이산 운동, 그 단계는 밀리미터 단위까지 매우 작을 수 있습니다. 거꾸로 된 디자인은 보조 장치가 고정되어 있는 경우에 자주 사용됩니다.

선형 스테퍼 모터의 속도는 톱니 간격 τ, 위상 수 m 및 스위칭 주파수에 의해 결정됩니다.

기어 분할 및 빈도의 증가가 기술적 요인에 의해 제한되지 않기 때문에 빠른 이동 속도를 얻는 것은 어려움을 일으키지 않습니다. 고정자와 2차 사이의 간극에 대한 피치 비율이 10 이상이어야 하므로 τ의 최소값에 대한 제한이 있습니다.

개별 드라이브를 사용하면 선형 1차원 모션을 수행하는 메커니즘의 설계를 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 단일 드라이브를 사용하여 2축 또는 다축 모션을 얻을 수 있습니다.두 개의 권선 시스템이 가동부의 고정자에 직각으로 배치되고 보조 요소에 두 개의 수직 방향으로 홈이 만들어지면 가동 요소는 두 좌표에서 이산 운동을 수행합니다. 평면에서 움직임을 제공합니다.

이 경우 이동 가능한 요소에 대한 지원을 생성하는 문제가 발생합니다. 이를 해결하기 위해 움직이는 요소 아래 공간에 공급되는 공기의 압력인 에어 쿠션을 사용할 수 있습니다. 선형 스테퍼 모터는 상대적으로 낮은 추진력과 낮은 효율을 제공합니다. 주요 응용 분야는 조명 조작기, 조명 조립 기계, 측정 기계, 레이저 절단 기계 및 기타 장치입니다.