Ħarsa lejn il-muturi lineari differenti disponibbli u kif tagħżel it-tip ottimali għall-applikazzjoni tiegħek.
L-artikolu li ġej huwa ħarsa ġenerali lejn it-tipi differenti ta 'muturi lineari disponibbli, inklużi l-prinċipji ta' tħaddim tagħhom, storja ta 'żvilupp ta' kalamiti permanenti, metodi ta 'disinn għal muturi lineari u setturi industrijali li jużaw kull tip ta' mutur lineari.
It-Teknoloġija tal-Mutur Lineari tista 'tkun: Muturi ta' Induzzjoni Lineari (LIM) jew Muturi Sinkroniċi Lineari tal-Magnet Permanenti (PMLSM).PMLSM jista 'jkun qalba tal-ħadid jew mingħajr ħadid.Il-muturi kollha huma disponibbli f'konfigurazzjoni ċatta jew tubulari.Hiwin ilha minn ta 'quddiem fid-disinn u l-manifattura tal-muturi lineari għal 20 sena.
Vantaġġi tal-Muturi Lineari
Mutur lineari jintuża biex jipprovdi mozzjoni lineari, jiġifieri, iċaqlaq tagħbija partikolari b'aċċelerazzjoni dettata, veloċità, distanza tal-ivvjaġġar u preċiżjoni.It-teknoloġiji kollha tal-moviment għajr bil-mutur lineari misjuqa huma xi tip ta 'sewqan mekkaniku biex jikkonverti l-moviment rotatorju f'moviment lineari.Sistemi ta 'moviment bħal dawn huma misjuqa minn viti tal-ballun, ċinturini jew rack and pinion.Il-ħajja tas-servizz ta 'dawn id-drajvs kollha hija dipendenti ħafna fuq l-ilbies tal-komponenti mekkaniċi użati biex jikkonvertu mozzjoni rotanti f'moviment lineari u hija relattivament qasira.
Il-vantaġġ ewlieni tal-muturi lineari huwa li jipprovdu moviment lineari mingħajr ebda sistema mekkanika minħabba li l-arja hija l-mezz ta 'trażmissjoni, għalhekk il-muturi lineari huma essenzjalment drives mingħajr frizzjoni, li jipprovdu ħajja ta' servizz teoretikament illimitata.Minħabba li l-ebda partijiet mekkaniċi ma jintużaw biex jipproduċu moviment lineari, aċċelerazzjonijiet għoljin ħafna huma veloċitajiet huma possibbli fejn drives oħra bħal viti tal-ballun, ċinturini jew rack u pinion jiltaqgħu ma 'limitazzjonijiet serji.
Muturi tal-Induzzjoni Lineari
Fig 1
Il-mutur tal-induzzjoni lineari (LIM) kien l-ewwel ivvintat (privattiva tal-Istati Uniti 782312 - Alfred Zehden fl-1905).Tikkonsisti minn "primarju" magħmul minn munzell ta 'laminazzjonijiet ta' l-azzar elettriku u pluralità ta 'coils tar-ram fornuti minn vultaġġ bi tliet fażijiet u "sekondarju" ġeneralment magħmul minn pjanċa ta' l-azzar u pjanċa tar-ram jew ta 'l-aluminju.
Meta l-coils primarji jiġu enerġizzati, is-sekondarju jsir manjetizzat u qasam ta 'kurrenti eddy jiġi ffurmat fil-konduttur sekondarju.Dan il-qasam sekondarju mbagħad jinteraġixxi mal-EMF lura primarju biex jiġġenera forza.Id-direzzjoni tal-mozzjoni se ssegwi r-regola tax-xellug ta' Fleming ie;id-direzzjoni tal-moviment se tkun perpendikolari għad-direzzjoni tal-kurrent u d-direzzjoni tal-kamp / fluss.
Fig 2
Muturi ta 'induzzjoni lineari joffru l-vantaġġ ta' spiża baxxa ħafna minħabba li s-sekondarja ma tuża l-ebda kalamiti permanenti.Il-kalamiti permanenti NdFeB u SmCo huma għaljin ħafna.Muturi ta 'induzzjoni lineari jużaw materjali komuni ħafna, (azzar, aluminju, ram), għas-sekondarji tagħhom u jeliminaw dan ir-riskju ta' provvista.
Madankollu, l-iżvantaġġ tal-użu ta 'muturi ta' induzzjoni lineari hija d-disponibbiltà ta 'drives għal muturi bħal dawn.Filwaqt li huwa faċli ħafna li ssib drives għal muturi lineari ta 'kalamita permanenti, huwa diffiċli ħafna li ssib drives għal muturi ta' induzzjoni lineari.
Fig 3
Muturi Sinkroniċi Lineari b'kalamita permanenti
Muturi sinkroniċi lineari ta 'kalamita permanenti (PMLSM) għandhom essenzjalment l-istess primarja bħal muturi ta' induzzjoni lineari (jiġifieri, sett ta 'koljaturi mmuntati fuq munzell ta' laminazzjonijiet ta 'l-azzar elettriku u mmexxi minn vultaġġ bi tliet fażijiet).Is-sekondarja hija differenti.
Minflok pjanċa tal-aluminju jew tar-ram immuntata fuq pjanċa tal-azzar, is-sekondarja hija magħmula minn kalamiti permanenti mmuntati fuq pjanċa tal-azzar.Id-direzzjoni tal-manjetizzazzjoni ta 'kull kalamita se talterna fir-rigward ta' dik ta 'qabel kif muri fil-Fig. 3.
Il-vantaġġ ovvju tal-użu ta 'kalamiti permanenti huwa li jinħoloq qasam permanenti fis-sekondarju.Rajna li l-forza hija ġġenerata fuq mutur ta 'induzzjoni mill-interazzjoni tal-kamp primarju u l-kamp sekondarju li huwa disponibbli biss wara li jkun inħoloq qasam ta' kurrenti eddy fis-sekondarja permezz tal-airgap tal-mutur.Dan jirriżulta f'dewmien imsejjaħ "slip" u moviment tas-sekondarju mhux sinkronizzat mal-vultaġġ primarju fornut lill-primarja.
Għal din ir-raġuni, muturi lineari ta 'induzzjoni jissejħu "asynchronous".Fuq mutur lineari ta 'kalamita permanenti, il-moviment sekondarju dejjem ikun sinkronizzat mal-vultaġġ primarju minħabba li l-kamp sekondarju huwa dejjem disponibbli u mingħajr dewmien.Għal din ir-raġuni, muturi lineari permanenti jissejħu "sinkroniċi".
Jistgħu jintużaw tipi differenti ta 'kalamiti permanenti fuq PMLSM.Matul l-aħħar 120 sena, il-proporzjon ta 'kull materjal inbidel.Mil-lum, il-PMLSMs qed jużaw jew kalamiti NdFeB jew kalamiti SmCo iżda l-maġġoranza l-kbira qed jużaw kalamiti NdFeB.Fig. 4 turi l-istorja tal-iżvilupp tal-kalamita Permanenti.
Fig 4
Is-saħħa tal-kalamita hija kkaratterizzata mill-prodott tal-enerġija tagħha f'Megagauss-Oersteds, (MGOe).Sa nofs is-snin tmenin biss Steel, Ferrite u Alnico kienu disponibbli u jwasslu prodotti ta 'enerġija baxxa ħafna.Il-kalamiti SmCo ġew żviluppati fil-bidu tas-snin sittin ibbażati fuq ix-xogħol minn Karl Strnat u Alden Ray u aktar tard ikkummerċjalizzati fl-aħħar tas-sittinijiet.
Fig 5
Il-prodott tal-enerġija tal-kalamiti SmCo kien inizjalment aktar mid-doppju tal-prodott tal-enerġija tal-kalamiti Alnico.Fl-1984 General Motors u Sumitomo żviluppaw b'mod indipendenti kalamiti NdFeB, kompost ta 'Neodynium, Ħadid u Boron.Paragun tal-kalamiti SmCo u NdFeB jidher fil-Figura 5.
Il-kalamiti NdFeB jiżviluppaw forza ferm ogħla minn kalamiti SmCo iżda huma ħafna aktar sensittivi għal temperaturi għoljin.Il-kalamiti SmCo huma wkoll ħafna aktar reżistenti għall-korrużjoni u temperaturi baxxi iżda huma aktar għaljin.Meta t-temperatura operattiva tilħaq it-temperatura massima tal-kalamita il-kalamita tibda tiddimagnetizza, u din id-demagnetization hija irriversibbli.Il-kalamita titlef il-manjetizzazzjoni tikkawża li l-mutur jitlef il-forza u ma jkunx jista 'jissodisfa l-ispeċifikazzjonijiet.Jekk il-kalamita topera taħt it-temperatura massima 100% tal-ħin, is-saħħa tagħha tiġi ppreservata kważi indefinittivament.
Minħabba l-ispiża ogħla tal-kalamiti SmCo, il-kalamiti NdFeB huma l-għażla t-tajba għall-biċċa l-kbira tal-muturi, partikolarment minħabba l-forza ogħla disponibbli.Madankollu, għal xi applikazzjonijiet fejn it-temperatura operattiva tista 'tkun għolja ħafna huwa preferibbli li tuża kalamiti SmCo biex toqgħod 'il bogħod mit-temperatura operattiva massima.
Disinn ta' muturi lineari
Mutur lineari huwa ġeneralment iddisinjat permezz ta 'Simulazzjoni Elettromanjetika ta' Elementi Finiti.Se jinħoloq mudell 3D biex jirrappreżenta l-munzell tal-laminazzjoni, il-koljaturi, il-kalamiti u l-pjanċa tal-azzar li ssostni l-kalamiti.L-arja se tkun immudellata madwar il-mutur kif ukoll fl-arja.Imbagħad il-proprjetajiet tal-materjali se jiddaħħlu għall-komponenti kollha: kalamiti, azzar elettriku, azzar, kojls, u arja.Imbagħad se tinħoloq malja bl-użu ta 'elementi H jew P u l-mudell jiġi solvut.Imbagħad il-kurrent jiġi applikat għal kull coil fil-mudell.
Fig. 6 turi l-output ta 'simulazzjoni fejn jintwera fluss f'tesla.Il-valur ewlieni tal-output ta 'interess għas-simulazzjoni huwa ovvjament il-forza tal-mutur u se jkun disponibbli.Minħabba li d-dawriet tat-tarf tal-coils ma jipproduċu l-ebda forza, huwa wkoll possibbli li titħaddem simulazzjoni 2D billi tuża mudell 2D (DXF jew format ieħor) tal-mutur inklużi laminazzjonijiet, kalamiti u pjanċa tal-azzar li jappoġġjaw il-kalamiti.L-output ta 'simulazzjoni 2D bħal din se jkun qrib ħafna tas-simulazzjoni 3D u preċiż biżżejjed biex tivvaluta l-forza tal-mutur.
Fig 6
Mutur ta 'induzzjoni lineari se jiġi mmudellat bl-istess mod, jew permezz ta' mudell 3D jew 2D iżda s-soluzzjoni tkun aktar ikkumplikata milli għal PMLSM.Dan huwa minħabba li l-fluss manjetiku tas-sekondarja PMLSM se jiġi mmudellat istantanjament wara li jidħlu fil-proprjetajiet tal-kalamiti, għalhekk se tkun meħtieġa soluzzjoni waħda biss biex jinkisbu l-valuri kollha tal-ħruġ inkluża l-forza tal-mutur.
Madankollu, il-fluss sekondarju tal-mutur tal-induzzjoni se jeħtieġ analiżi temporanja (li jfisser diversi ssolvi f'intervall ta 'ħin partikolari) sabiex il-fluss manjetiku tas-sekondarju LIM ikun jista' jinbena u allura biss tista 'tinkiseb il-forza.Is-softwer użat għas-Simulazzjoni tal-Element Finit Elettromanjetiku jeħtieġ li jkollu l-abbiltà li jmexxi analiżi temporanja.
Stadju tal-Mutur Lineari
Fig 7
Hiwin Corporation tipprovdi muturi lineari fil-livell tal-komponenti.F'dan il-każ, il-mutur lineari u l-moduli sekondarji biss se jiġu kkunsinnati.Għal mutur PMLSM, il-moduli sekondarji se jikkonsistu fi pjanċi tal-azzar ta 'tulijiet differenti li fuqhom se jiġu mmuntati kalamiti permanenti.Hiwin Corporation tipprovdi wkoll stadji kompluti kif muri fil-Fig. 7.
Stadju bħal dan jinkludi qafas, berings lineari, il-mutur primarju, il-kalamiti sekondarji, ġarr għall-klijent biex iwaħħal it-tagħbija tiegħu, l-encoder, u binarju tal-kejbil.Stadju tal-mutur lineari se jkun lest biex jibda mal-kunsinna u jagħmel il-ħajja aktar faċli minħabba li l-klijent mhux se jkollu bżonn jiddisinja u jimmanifattura stadju, li jeħtieġ għarfien espert.
Ħajja tas-Servizz tal-Istadju tal-Mutur Lineari
Il-ħajja tas-servizz ta 'stadju ta' mutur lineari hija konsiderevolment itwal minn stadju misjuq minn ċinturin, kamin tal-ballun jew rack u pinion.Il-komponenti mekkaniċi ta 'stadji mmexxija indirettament huma tipikament l-ewwel komponenti li jfallu minħabba l-frizzjoni u l-ilbies li huma esposti kontinwament għalihom.Stadju ta 'mutur lineari huwa drive dirett mingħajr kuntatt mekkaniku jew xedd minħabba li l-mezz ta' trasmissjoni huwa l-arja.Għalhekk, l-uniċi komponenti li jistgħu jonqsu fuq stadju tal-mutur lineari huma l-bearings lineari jew il-mutur innifsu.
Il-berings lineari tipikament għandhom ħajja ta 'servizz twila ħafna minħabba li t-tagħbija radjali hija baxxa ħafna.Il-ħajja tas-servizz tal-mutur se tkun dipendenti fuq it-temperatura medja tat-tħaddim.Il-Figura 8 turi l-ħajja tal-insulazzjoni tal-mutur bħala funzjoni tat-temperatura.Ir-regola hija li l-ħajja tas-servizz se titnaqqas bin-nofs għal kull 10 gradi Celsius li t-temperatura tal-ġiri tkun 'il fuq mit-temperatura nominali.Pereżempju, klassi ta 'Insulazzjoni tal-mutur F se taħdem 325,000 siegħa f'temperatura medja ta' 120 °C.
Għalhekk, huwa previst li stadju tal-mutur lineari se jkollu ħajja ta 'servizz ta' 50+ sena jekk il-mutur jintgħażel b'mod konservattiv, ħajja ta 'servizz li qatt ma tista' tinkiseb minn ċinturin, kamin tal-ballun, jew stadji mmexxija minn rack u pinion.
Fig 8
Applikazzjonijiet għal Muturi Lineari
Muturi ta 'induzzjoni lineari (LIM) jintużaw l-aktar f'applikazzjonijiet b'tul ta' vjaġġar twil u fejn hija meħtieġa forza għolja ħafna flimkien ma 'veloċitajiet għoljin ħafna.Ir-raġuni għall-għażla ta 'mutur ta' induzzjoni lineari hija minħabba li l-ispiża tas-sekondarja tkun konsiderevolment aktar baxxa milli jekk tuża PMLSM u b'veloċità għolja ħafna l-effiċjenza tal-mutur ta 'Induzzjoni Lineari hija għolja ħafna, għalhekk ftit qawwa tintilef.
Pereżempju, EMALS (Electromagnetic Launch Systems), użati fuq aircraft carriers biex iniedu inġenji tal-ajru qed jużaw muturi tal-induzzjoni lineari.L-ewwel sistema ta 'mutur lineari bħal din ġiet installata fuq il-USS Gerald R. Ford aircraft carrier.Il-mutur jista 'jaċċellera ajruplan ta' 45,000 kg b'240 km/h fuq binarju ta '91 metru.
Eżempju ieħor ta 'karozzini ta' park tad-divertiment.Il-muturi ta 'induzzjoni lineari installati fuq xi wħud minn dawn is-sistemi jistgħu jaċċelleraw payloads għoljin ħafna minn 0 sa 100 km / h fi 3 sekondi.Stadji tal-muturi ta 'induzzjoni lineari jistgħu jintużaw ukoll fuq RTUs, (Robot Transport Units).Il-biċċa l-kbira tal-RTUs qed jużaw drives ta 'rack u pinion iżda mutur ta' induzzjoni lineari jista 'joffri prestazzjoni ogħla, spiża aktar baxxa, u ħajja ta' servizz ħafna itwal.
Muturi Sinkroniċi b'kalamita permanenti
Il-PMLSMs tipikament jintużaw fuq applikazzjonijiet b'puplesiji ħafna iżgħar, veloċitajiet aktar baxxi iżda preċiżjoni għolja għal għolja ħafna u ċikli ta' xogħol intensivi.Ħafna minn dawn l-applikazzjonijiet jinstabu fl-AOI (Ispezzjoni Ottika Awtomatizzata), semikondutturi u industriji tal-magni tal-lejżer.
L-għażla ta 'stadji lineari mmexxija bil-mutur, (drive dirett), toffri benefiċċji sinifikanti ta' prestazzjoni fuq drives indiretti, (stadji fejn il-moviment lineari jinkiseb billi jikkonverti l-moviment rotatorju), għal disinji li jdumu fit-tul u huma adattati għal ħafna industriji.
Ħin tal-post: Frar-06-2023