E Bléck op déi verschidde verfügbar Linearmotoren a wéi Dir den optimalen Typ fir Är Applikatioun auswielen.
De folgenden Artikel ass en Iwwerbléck vun de verschiddenen Zorte vu linear Motore sinn, dorënner hir Prinzipien vun Operatioun, Geschicht vun Entwécklung vun permanent Magnete, Design Methode fir linear Motore an industriell Secteuren all Zort vun linear Motor benotzt.
Linearmotor Technologie kann sinn: Linear Induktiounsmotoren (LIM) oder Permanent Magnéit Linear Synchronmotoren (PMLSM).PMLSM kann Eisenkär oder Eisenlos sinn.All Motore sinn a flaach oder tubulär Konfiguratioun verfügbar.Den Hiwin ass zënter 20 Joer un der Spëtzt vum lineare Motordesign an der Fabrikatioun.
Virdeeler vun Linearmotoren
E linear Motor gëtt benotzt fir linear Bewegung ze bidden, dh eng bestëmmte Notzlaascht ze beweegen mat enger diktéierter Beschleunegung, Geschwindegkeet, Reesdistanz a Genauegkeet.All Bewegungstechnologien ausser linear Motor ugedriwwe sinn eng Zort mechanesch Fuert fir Rotary Bewegung an linear Bewegung ze konvertéieren.Esou Bewegungssystemer ginn duerch Kugelschrauwen, Rimmer oder Zännstaang ugedriwwen.D'Liewensdauer vun all dësen Drive ass héich ofhängeg vum Verschleiung vun de mechanesche Komponenten, déi benotzt gi fir Rotatiounsbewegung an linear Bewegung ze konvertéieren an ass relativ kuerz.
Den Haaptvirdeel vu Linearmotoren ass linear Bewegung ouni mechanesche System ze bidden, well d'Loft d'Transmissiounsmedium ass, dofir sinn linear Motore wesentlech friktiounslos Drive, déi theoretesch onlimitéiert Liewensdauer ubidden.Well keng mechanesch Deeler benotzt gi fir linear Bewegung ze produzéieren, ganz héich Beschleunigungen si Geschwindegkeete méiglech, wou aner Fuerderen wéi Kugelschrauwen, Rimmer oder Zännstaang eescht Aschränkungen begéinen.
Linear Induktiounsmotoren
Fig 1
De linear Induktiounsmotor (LIM) war deen éischten erfonnt (US Patent 782312 - Alfred Zehden am Joer 1905).Et besteet aus engem "Primärschoul" besteet aus engem Stack vun elektresch Stol laminations an enger Pluralitéit vun Koffer coils geliwwert vun enger Dräierkoalitioun Volt an engem "sekundär" allgemeng aus engem Stol Plack an engem Koffer oder Al Plack besteet.
Wann d'Primärspiralen energesch ginn, gëtt de Secondaire magnetiséiert an e Feld vun Wirbelstréim gëtt am Secondaire Dirigent geformt.Dëst sekundärt Feld wäert dann mat der primärer Réck-EMF interagéieren fir Kraaft ze generéieren.Bewegungsrichtung wäert dem Fleming seng lénks Hand Regel dh;d'Bewegungsrichtung wäert senkrecht op d'Richtung vum Stroum a Richtung vum Feld / Flux sinn.
Fig 2
Linear Induktiounsmotoren bidden de Virdeel vu ganz niddrege Käschten, well de Secondaire keng permanent Magnete benotzt.NdFeB an SmCo permanent Magnete si ganz deier.Linear Induktiounsmotoren benotzen ganz allgemeng Materialien, (Stol, Aluminium, Kupfer), fir hir Secondaire an eliminéiert dëse Risiko vun der Versuergung.
Wéi och ëmmer, den Nodeel vum Gebrauch vun linear Induktiounsmotoren ass d'Disponibilitéit vun Drive fir sou Motore.Och wann et ganz einfach ass Drive fir permanent Magnéit Linearmotoren ze fannen, ass et ganz schwéier Drive fir linear Induktiounsmotoren ze fannen.
Fig 3
Permanent Magnéit linear Synchronmotoren
Permanent Magnéit linear Synchron-Synchronmotoren (PMLSM) hunn am Wesentlechen déiselwecht Primär wéi linear Induktiounsmotoren (dh e Set vu Coils, déi op engem Stack vun elektresche Stahllaminatiounen montéiert sinn an duerch eng Dräi-Phase Spannung ugedriwwe ginn).De Secondaire ënnerscheet sech.
Amplaz vun enger Plack aus Aluminium oder Kupfer, déi op enger Stolplack montéiert ass, besteet de Secondaire aus permanente Magnete, déi op enger Stahlplack montéiert sinn.All Magnéit d'Richtung vun der Magnetiséierung wäert alternéieren mat Respekt zu der viregter wéi an der Fig.
Den offensichtleche Virdeel vu permanente Magnete ze benotzen ass e permanent Feld am Secondaire ze kreéieren.Mir hu gesinn datt Kraaft op engem Induktiounsmotor generéiert gëtt duerch d'Interaktioun vum primäre Feld an dem sekundäre Feld dat nëmme verfügbar ass nodeems e Feld vun Eddystroum am Secondaire duerch de Motorluftspalt erstallt gouf.Dëst féiert zu enger Verzögerung genannt "Rutsch" an eng Bewegung vum Secondaire net synchroniséiert mat der Primärspannung, déi un de Primär geliwwert gëtt.
Aus dësem Grond ginn Induktiounslinearmotoren "asynchron" genannt.Op engem permanente Magnéit Linearmotor ass déi sekundär Bewegung ëmmer synchroniséiert mat der primärer Spannung, well de sekundäre Feld ëmmer verfügbar ass an ouni Verspéidung.Aus dësem Grond ginn permanent linear Motore "Synchron" genannt.
Verschidden Zorte vu permanent Magnete kann op engem PMLSM benotzt ginn.An de leschten 120 Joer huet de Verhältnis vun all Material geännert.Vun haut un benotzen PMLSMs entweder NdFeB Magnete oder SmCo Magnete awer déi grouss Majoritéit benotzt NdFeB Magnete.Figur 4 weist d'Geschicht vun Permanent Magnéit Entwécklung.
Fig 4
Magnéitstäerkt zeechent sech duerch säin Energieprodukt zu Megagauss-Oersteds, (MGOe).Bis d'Mëtt vun den 80er waren nëmmen Stol, Ferrit an Alnico verfügbar a liwweren ganz niddereg Energieprodukter.SmCo Magnete goufen am fréien 1960er entwéckelt baséiert op Aarbecht vum Karl Strnat an Alden Ray a spéider an de spéiden sechzeger Joeren kommerzialiséiert.
Fig 5
D'Energieprodukt vu SmCo Magnete war ufanks méi wéi duebel vum Energieprodukt vun Alnico Magnete.Am Joer 1984 entwéckelt General Motors a Sumitomo onofhängeg NdFeB Magnete, eng Verbindung aus Neodynium, Eisen a Bor.E Verglach vu SmCo an NdFeB Magnete gëtt an der Fig.
NdFeB Magnete entwéckelen vill méi héich Kraaft wéi SmCo Magnete awer si vill méi empfindlech op héich Temperaturen.SmCo Magnete sinn och vill méi resistent géint Korrosioun an niddreg Temperaturen awer si méi deier.Wann d'Betribstemperatur déi maximal Temperatur vum Magnéit erreecht, fänkt de Magnéit un ze demagnetiséieren, an dës Demagnetiséierung ass irreversibel.De Magnéit verléiert d'Magnetiséierung verléiert de Motor Kraaft ze verléieren an d'Spezifikatioune net ze treffen.Wann de Magnéit ënner der maximaler Temperatur 100% vun der Zäit funktionnéiert, gëtt seng Kraaft bal onbestëmmt bewahrt.
Wéinst de méi héije Käschte vu SmCo Magnete sinn NdFeB Magnete déi richteg Wiel fir déi meescht Motoren, besonnesch wéinst der méi héijer Kraaft verfügbar.Wéi och ëmmer, fir e puer Uwendungen wou d'Betribstemperatur ganz héich ka sinn ass et léiwer SmCo Magnete ze benotzen fir vun der maximaler Operatiounstemperatur ewech ze bleiwen.
Design vun Linearmotoren
E linear Motor ass allgemeng iwwer Finite Element Elektromagnetesch Simulatioun entworf.En 3D Modell gëtt erstallt fir de Laminéierungsstapel, Spielen, Magnete a Stahlplack ze representéieren déi d'Magnete ënnerstëtzen.D'Loft gëtt ronderëm de Motor wéi och am Loftspalt modelléiert.Da ginn d'Materialeigenschaften fir all Komponenten agefouert: Magnete, elektresch Stol, Stahl, Spullen a Loft.E Mesh gëtt dann mat H oder P Elementer erstallt an de Modell geléist.Da gëtt de Stroum op all Spule am Modell applizéiert.
Fig. 6 weist d'Ausgab vun enger Simulatioun wou Flux am Tesla ugewise gëtt.Den Haaptausgangswäert vun Interesse fir d'Simulatioun ass natierlech Motorkraaft a wäert verfügbar sinn.Well d'Enndréiunge vun de Spule keng Kraaft produzéieren, ass et och méiglech eng 2D Simulatioun ze lafen andeems en 2D Modell (DXF oder aner Format) vum Motor benotzt mat Laminatiounen, Magnete a Stahlplack déi d'Magnete ënnerstëtzen.D'Ausgab vun esou enger 2D Simulatioun wäert ganz no bei der 3D Simulatioun sinn a genee genuch fir d'Motorkraaft ze bewäerten.
Fig 6
E linear Induktiounsmotor gëtt op déiselwecht Manéier modelléiert, entweder iwwer en 3D oder 2D Modell awer d'Léisung wäert méi komplizéiert sinn wéi fir e PMLSM.Dëst ass well de magnetesche Flux vum PMLSM Secondaire direkt modelléiert gëtt nodeems d'Magneteigenschaften erakomm sinn, dofir wäert nëmmen eng Léisung erfuerderlech sinn fir all Ausgangswäerter inklusiv Motorkraaft ze kréien.
Wéi och ëmmer, de sekundäre Flux vum Induktiounsmotor erfuerdert eng transient Analyse (dat heescht e puer Léisunge bei engem bestëmmten Zäitintervall), sou datt de magnetesche Flux vum LIM Secondaire ka gebaut ginn an nëmmen dann d'Kraaft kritt.D'Software, déi fir d'elektromagnetesch Finite Element Simulatioun benotzt gëtt, muss d'Fäegkeet hunn eng transient Analyse auszeféieren.
Linearmotor Stage
Fig 7
Hiwin Corporation liwwert Linearmotoren um Komponentniveau.An dësem Fall ginn nëmmen de Linearmotor an déi sekundär Moduler geliwwert.Fir e PMLSM-Motor besteet déi sekundär Moduler aus Stahlplacke vu verschiddene Längt, op deene permanente Magnete montéiert sinn.Hiwin Corporation liwwert och komplett Etappe wéi an der Figur 7.
Sou eng Etapp enthält e Frame, linear Lager, de Motor Primär, déi sekundär Magnete, e Won fir de Client seng Notzlaascht ze befestigen, den Encoder an eng Kabelbunn.Eng linear Motorstuf ass prett fir bei der Liwwerung unzefänken an d'Liewe méi einfach ze maachen, well de Client net eng Bühn muss designen a fabrizéieren, wat Expert Wëssen erfuerdert.
Linear Motor Stage Service Liewen
D'Liewensdauer vun enger linearer Motorstuf ass wesentlech méi laang wéi eng Bühn, déi duerch Gürtel, Kugelschrauwen oder Zännstaang ugedriwwe gëtt.Déi mechanesch Komponente vun indirekt ugedriwwene Bühnen sinn typesch déi éischt Komponenten déi ausfalen wéinst der Reibung a Verschleiung, un déi se kontinuéierlech ausgesat sinn.Eng linear Motorstuf ass en direkten Drive ouni mechanesche Kontakt oder Verschleiung well d'Transmissiounsmedium Loft ass.Dofir sinn déi eenzeg Komponenten, déi op enger linearer Motorstuf falen, déi linear Lager oder de Motor selwer.
Déi linear Lager hunn typesch e ganz laang Liewensdauer well d'Radialbelaaschtung ganz niddereg ass.D'Liewensdauer vum Motor hänkt vun der duerchschnëttlecher Laaftemperatur of.Figur 8 weist Motor Isolatioun Liewen als Funktioun vun Temperatur.D'Regel ass datt d'Liewensdauer halbéiert gëtt fir all 10 Grad Celsius datt d'Laaftemperatur iwwer der bewäertter Temperatur ass.Zum Beispill, e Motor Isolatioun Klass F wäert 325.000 Stonnen bei enger Moyenne Temperatur vun 120 ° C lafen.
Dofir ass et virgesinn datt eng linear Motorstuf e Liewensdauer vu 50+ Joer wäert hunn, wann de Motor konservativ ausgewielt gëtt, e Liewensdauer deen ni mat Gürtel, Kugelschrauwen oder Zännstaang ugedriwwen Etappen erreecht ka ginn.
Fig 8
Uwendungen fir Linearmotoren
Linear Induktiounsmotoren (LIM) gi meeschtens an Uwendungen mat laanger Reeslängt benotzt a wou ganz héich Kraaft erfuerderlech ass kombinéiert mat ganz héije Geschwindegkeeten.De Grond fir e Linear Induktiounsmotor ze wielen ass well d'Käschte vum Secondaire wesentlech méi niddereg wäerte sinn wéi wann Dir e PMLSM benotzt a mat ganz héijer Geschwindegkeet ass d'Linear Induktiounsmotor Effizienz ganz héich, sou datt wéineg Kraaft verluer geet.
Zum Beispill, EMALS (Electromagnetic Launch Systems), déi op Fligerdréier benotzt gi fir Fligeren ze starten, benotze linear Induktiounsmotoren.Déi éischt esou linear Motor System war op der USS Gerald R. Ford Fligerdréier installéiert.De Motor kann e 45.000 kg Fliger mat 240 km/h op enger 91 Meter Streck beschleunegen.
En anert Beispill Erliewnesparkfahrten.Déi linear Induktiounsmotoren, déi op e puer vun dëse Systemer installéiert sinn, kënne ganz héich Notzlaascht vun 0 bis 100 km/h an 3 Sekonnen beschleunegen.Linear Induktiounsmotorstufen kënnen och op RTUs benotzt ginn, (Robot Transport Unitéiten).Déi meescht RTUs benotze Rack- a Pinion-Drives awer e linear Induktiounsmotor kann eng méi héich Leeschtung, méi niddreg Käschte a vill méi laang Liewensdauer ubidden.
Permanent Magnéit Synchronmotoren
PMLSMs ginn typesch op Uwendungen mat vill méi klenge Schlag, méi niddereg Geschwindegkeet awer héich bis ganz héich Genauegkeet an intensiv Pflichtzyklen benotzt.Déi meescht vun dësen Uwendungen ginn an der AOI (Automatiséiert Optesch Inspektioun), Hallefleit- a Lasermaschinnindustrie fonnt.
D'Auswiel vun linear Motor ugedriwwen Etappe, (direkt fueren), bitt bedeitendst Leeschtung Virdeeler iwwer indirekten fueren, (Etappen wou linear Bewegung duerch Ëmwandlung Rotary Motioun kritt gëtt), fir laang halen Designs a si gëeegent fir vill Industrien.
Post Zäit: Feb-06-2023