Требования к современному оборудованию и станкам растут с каждым годом: производство становится более технологичным, сложным и точным. Для обеспечения станков необходимыми характеристиками применяются современные виды электродвигателей, позволяющие перемещать рабочие элементы в заданных плоскостях линейно и с большой точностью. Особенно это касается станков с ЧПУ, которые работают по заданным программам и практически не требуют вмешательства оператора.
Одним из таких электродвигателей являются линейные двигатели. Принцип их работы достаточно прост: рабочий элемент размыкается и покрывается развернутой обмоткой, которая и создает магнитное поле для работы устройства. Второй элемент, как правило, выполняется в виде направляющей. Он взаимодействует с магнитным полем и обеспечивает линейное перемещение рабочей части двигателя относительно первого.
Линейные электродвигатели делятся на две большие категории:
• Двигатели высокого ускорения;
• Двигатели низкого ускорения.
Первые имеют компактный размер и небольшой путь хода статора. Их используют для максимально быстрого разгона деталей или объектов до высоких скоростей. Как правило, такая функция необходима для исследования пусковых установок, оружия, пушки Гаусса и различных сверхскоростных ускорений. Вторые часто используют в станкостроительной промышленности (для создания ЧПУ, лазерных, сверлильных, фрезерных, водорезных и т.д. станков) и в общественном транспорте как тяговые устройства (метрополитен, монорельс и т.д.).
Линейные двигатели с сервоприводом используются в робототехнике, в приводах станков и устройств. В них, как правило, установлены линейные датчики положения, благодаря которым они и функционируют.
Основные виды линейных двигателей:
• Синхронный;
• Асинхронный;
• Электромагнитный;
• Пьезоэлектрический;
• Магнитострикционный.
Бывают и другие виды линейных двигателей, в том числе и с сервопередачей. Но наиболее часто используются синхронные и асинхронные двигатели.
Линейные двигатели часто применяются в различном электротранспорте благодаря линейности движения статора. Их основные достоинства – прочность и простота конструкции, отсутствие вращающихся и трущихся частей, высокий уровень КПД, высокая скорость, точность работы и т.д. Асинхронные двигатели используют на конвейерах и для транспортировки грузов, в машинах и инструментах ударного действия (перфоратор, молот для забивки свай) и т.д.
www.adviceskilled.ru
ЛИНЕЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, тип ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ, разработанный для мощных высокоскоростных поездов. В принципе похож на роторный электрический мотор, но вместо нескольких катушек (ротора), вращающихся внутри неподвижного ЭЛЕКТРОМАГНИТА (статора), линейный мотор сделан так, что обмотки ротора неподвижны на пути следования локомотива, а обмотки статора вмонтированы в локомотив, который приподнимается и движется вперед.
Линейный двигатель на самом деле — это стандартный дви гатель, но компоненты его расположены так, что электромагнитные катушки перемещают плоский статор (обычно это алюминиевая пластина в магнитном поле) или другой набор электромагнитов. Чаще всего линейные двигатели используются для управления скользящими дверьми ипи промышленными приспособлениями,счита ется, что они перспективны для скоростного пассажирского транспорта. В пассажирский вагон (1) вмонтированы мощные электромагниты (2) для поднятия и движения вперед средства передвижения, а второй комплект вмон тирован для управления и обеспечения дополнительного торможения (3). Рельсовый путь также снабжен рядом электромагнитов (4), на которые с некоторым опережени ем поступает энергия с поляр ностью, обратной полярности локомотива (5). Магнитные силы поднимают локомотив и вагоны и двигают их вперед. Когда это происходит, магни ты, расположенные впереди, действуют гак,чтобы продолжить продвижение вперед (6), в тоже время магниты, расположенные сзади, имеющие обратную полярность(7), помогают оттолкнуть магниты, находящиеся в машине, следующей позади,и двигаться дальше
Научно-технический энциклопедический словарь.
линейный двигатель — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN linear motor … Справочник технического переводчика
Линейный двигатель — Лабораторный синхронный линейный двигатель. На заднем плане статор ряд индукционных катушек, на переднем плане подвижный вторичный элемент, содержащий постоянный магнит … Википедия
линейный двигатель — tiesiaeigis variklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. linear motor vok. Linearmotor, m rus. линейный двигатель, m pranc. moteur linéaire, m … Automatikos terminų žodynas
Линейный двигатель — электродвигатель, у которого один из элементов магнитной системы разомкнут и имеет развёрнутую обмотку, создающую бегущее магнитное поле, а другой выполнен в виде направляющей, обеспечивающей линейное перемещение подвижной части двигателя … Большая советская энциклопедия
бесщёточный линейный двигатель постоянного тока — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN brush less dc linear motor … Справочник технического переводчика
односторонний линейный двигатель — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN single side linear motor … Справочник технического переводчика
линейный асинхронный двигатель — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN linear induction motor … Справочник технического переводчика
линейный коллекторный двигатель — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN linear commutator motor … Справочник технического переводчика
линейный реактивный двигатель — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN linear reluctance motor … Справочник технического переводчика
линейный синхронный двигатель — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN linear synchronous motorLSM … Справочник технического переводчика
dic.academic.ru
6) Исполнительные устройства: шаговые и линейные двигатели. Достоинства и недостатки.
Шаговые эл. двигатели – управляются дискретно подаваемыми импульсами
напряжения постоянного тока. Эти импульсы являются обычным выходом цифровых ЭВМ и других систем управления.
Шаговый двигатель идеален для осуществления точных угловых перемещений. Они хорошо зарекомендовали себя в устройствах без обратной связи, где система управл. только выдаёт команду, не проверяя её отработки. Они применяются в приводах ПР и станков с ЧПУ. В большинстве случаев эти приводы не имеют обратной связи, однако, она может быть осуществлена путём контроля положения приводимого узла.
Устройство в цепи обратной связи сравнивает действительное положение узла с заданным, определяет рассогласование. Устройство управления выдаёт импульсы на шаговый двигатель до тех пор, пока рассогласование не будет сведено к нулю.
Серводвигатели постоянного тока – применение, что и шаговые эл. двигатели. Имеется контур обратной связи. Когда рассогласование сведено к нулю, напряжение также снижается до нуля. Более развитые сервопривода могут регулировать напряжение пропорционально скорости изменения рассогласования или
результатом суммирования накопленного рассогласования по времени.
Важной особенностью серводвигателей постоянного тока и шаговых эл. двигателей является способность сохранять вращающий момент в неподвижном состоянии.
Недостатки шагового двигателя:
Преимущества шагового двигателя:
Главное преимущество шаговых приводов - точность
10 наиболее значимых недостатков серво двигателей (кроме их относительно дорогой стоимости):1) Для стабильной работы двигателя требуется настройка драйвера (ПИД-регулятор). 2) Мотор может сгореть. Для предотвращения этого требуются специальные защитные цепи в драйвере.3) Необходимо наличие энкодера. 4) Низкий срок эксплуатации щеток двигателя (требуется регулярное обслуживание и замена). 5) Пиковые нагрузки сокращают рабочий цикл. 6) При длительной работе с перегрузками двигатель может сгореть. 7) Сложность выбора двигателей, энкодеров и серводрайверов. 8) Многократное увеличение потребляемой энергии при пиковых нагрузках. 9) Двигатель развивает пиковую мощность на высокой скорости. 10) Плохое охлаждение двигателя. Требуется внешний вентилятор.
10 наиболее значимых преимуществ шагового двигателя: 1) Стабильность. Работает при различных нагрузках. 2) Не требует обратной связи. Двигатель имеет фиксированный угол поворота. 3) Относительно невысокая стоимость для организации систем контролированных перемещений 4) Стандартизированные размеры двигателя и угол поворота. 5) Простота в установке и использовании. 6) Надежность. Если что-либо поломается, двигатель остановится. 7) Долгий срок эксплуатации. 8) Превосходный крутящий момент на низких оборотах. 9) Превосходная повторяемость при позиционировании. 10) Шаговый двигатель не может сгореть при нагрузке, превышающей максимальный вращающий момент двигателя. (При такой нагрузке двигатель будет просто пропускать шаги).
Линейный электродвигатель
Собственно двигатель состоит всего из 2 (!) элементов: электромагнитного статора и плоского ротора, между которыми лишь воздушный зазор. Третий обязательный элемент – оптическая или другая измерительная линейка с высокой дискретностью (0,1 мкм). Без нее система управления станка не может определить текущие координаты. И статор, и ротор выполнены в виде плоских, легко снимаемых блоков: статор крепится к станине или колонне станка, ротор - к рабочему органу (РО). Ротор элементарно прост: он состоит из ряда прямоугольных сильных (редкоземельных) постоянных магнитов. Закреплены магниты на тонкой плите из специальной высокопрочной керамики, коэффициент температурного расширения которой в два раза меньше чем у гранита. Использование керамики совместно с эффективной системой охлаждения решило многие проблемы линейных приводов, связанные с температурными факторами, с наличием сильных магнитных полей, с жесткостью конструкции и т.п.
Точная и равномерная подача РО во всем диапазоне скоростей и нагрузок обеспечивается двумя техническими решениями:
крепление постоянных магнитов под определенным фиксированным углом, который был открыт в ходе длительных экспериментов;
реализация высокоэффективной 6-ти фазной импульсной системы управления (система SMC).
Компания "СОДИК" организовала на своих заводах серийный выпуск широкой гаммы ЛД с характеристиками: с ходом подач от 100 до 2220 мм, с максимальной скоростью перемещения РО до 180 м/мин с ускорениями до 20G (!!!) при точности исполнения заданных перемещений (в нормальном режиме работ) равной 0,0001мм (0,1 мкм). Нагрев этих ЛД при работе не превышает + 2° С от температуры помещения. Обеспечивается практически мгновенная остановка РО, реверс, моментальная реакция привода на команды системы ЧПУ и т.д. На один и тот же рабочий орган монтируется (например, для увеличения мощности) несколько линейных двигателей. Так, в частности, устроен привод оси Z всех ЭЭ прошивочных станков "СОДИК".
Как указывалось, и статор, и ротор ЛД предельно просты. Статор исполнен в виде прямоугольного блока и крепится несколькими болтами к несущей конструкции станка. В приводе оси Z - два статора. Они размещены по обе стороны вертикального ползуна. К каждому статору крепятся два патрубка системы охлаждения статора и кабели подвода энергии и управления. Пластина ротора жестко крепится болтами к подвижной каретке (РО ). Так как в приводе оси Z два ЛД, то на каретке крепятся, соответственно, два ротора , каждый напротив своего статора. Система специальных направляющих и пневмопротивовес обеспечивают исключительную легкость хода каретки, практически без усилий. Приводы по осям X, Y прошивочных станков и в приводах X, Y, U, V проволочно-вырезных станков проще - в них всего по одному ЛД.
Особенно следует отметить простоту обслуживания ЛД, простоту периодической чистки (при необходимости), профилактики и ремонта. Так, чтобы заменить ротор ЛД, достаточно открутить несколько болтов, крепящих ротор к РО. Для замены статора помимо болтов нужно лишь снять две трубки системы охлаждения статора и отсоединить кабель.
Линейный двигатель — электродвигатель, у которого один из элементов магнитной системы разомкнут и имеет развёрнутую обмотку, создающую магнитное поле, а другой взаимодействует с ним и выполнен в виде направляющей, обеспечивающей линейное перемещение подвижной части двигателя.
В линейных двигателях нет передаточных механизмов, нет преобразования вращения в линейное движение.
Нет ШВП, нет соединительных муфт, тем более нет ременных и других передач.
Нет люфтов - нет мертвых ходов.
Измерительная линейка- прецизионный датчик линейного положения с дискретностью 0,1 мкм.
Ротор- подвижная часть двигателя на постоянных редкоземельных магнитах.
Электромагнитный статор- неподвижная часть двигателя.
Практически нет трения и нет причин для скачкообразных подач.
Благодаря врожденной точности и динамике линейные сервоприводы подают электрод по командам прогностическо-адаптивной сервосистемы КЧПУ "СОДИК" несравнимо быстрее и точнее ШВП-приводов.
Положение электрода корректируется 500 раз в секунду.Простота конструкции, нет изнашиваемых частей - конструктивная долговечность и надежность.
Линейные асинхронные двигатели
Линейный асинхронный двигатель создает магнитное поле, которое перемещает пластину в двигателе. Точность перемещения может составлять 0.03 мм на один метр перемещения, что в три раза меньше толщины человеческого волоса! Обычно пластина (ползун) прикрепляется к механизму, который должен передвигаться.
Такие двигатели имеют очень большую скорость перемещения (до 5 м/с), а следовательно высокую производительность. Скорость перемещения и шаг можно менять. Так как в двигателе минимум движущихся частей, он имеет высокую надежность.
cop320.narod.ru
Линейный двигатель - электродвигатель, у которого были его статор и ротор, «развернутый» так, чтобы вместо того, чтобы произвести вращающий момент (вращение) это произвело линейную силу вдоль своей длины. Наиболее распространенный режим работы как привод головок Lorentz-типа, в котором приложенная сила линейно пропорциональна току и магнитному полю.
Много проектов были выдвинуты для линейных двигателей, попав в две главных категории, низкое ускорение и высокое ускорение линейные двигатели. Низкое ускорение линейные двигатели подходит для поездов maglev и других наземных приложений транспортировки. Высокое ускорение линейные двигатели обычно довольно коротки, и разработаны, чтобы ускорить объект к очень высокой скорости, например видеть coilgun.
Высокое ускорение линейные двигатели, как правило, используется в исследованиях гиперскоростных столкновений как оружие, или как массовые водители для относящегося к космическому кораблю толчка. Они обычно имеют дизайн линейного асинхронного двигателя (LIM) AC с активным трехфазовым проветриванием на одной стороне воздушного зазора и пассивной пластины проводника с другой стороны. Однако постоянный ток homopolar линейный двигатель railgun является другим высоким ускорением линейный моторный дизайн. Низкое ускорение, высокая скорость и мощные двигатели обычно имеют дизайн линейного синхронного двигателя (LSM) с активным проветриванием на одной стороне воздушного зазора и множестве магнитов дополнительного полюса с другой стороны. Эти магниты могут быть постоянными магнитами или возбужденными магнитами. Шанхай Трансбыстрый двигатель является LSM.
В этом дизайне сила произведена движущимся линейным магнитным полем, действующим на проводников в области. У любого проводника, быть ею петля, катушка или просто кусок металла пластины, который помещен в эту область, будет ток вихря вызванным в ней таким образом создание противостоящего магнитного поля, в соответствии с законом Ленца. Две противостоящих области отразят друг друга, таким образом создавая движение, поскольку магнитное поле несется через металл.
В этом дизайне темпом движения магнитного поля управляют, обычно в электронном виде, чтобы отследить движение ротора. По причинам стоимости синхронные линейные двигатели редко используют коммутаторы, таким образом, ротор часто содержит постоянные магниты или мягкое железо. Примеры включают coilguns и двигатели, используемые на некоторых maglev системах, а также многих других линейных двигателях.
В этом дизайне большой ток передан через металлическое сабо через скольжение контактов, которые питаются от двух рельсов. Магнитное поле, которое это производит, заставляет металл быть спроектированным вдоль рельсов.
Пизоелектрик-Драйв часто используется, чтобы вести маленькие линейные двигатели.
История линейных электродвигателей может быть прослежена, по крайней мере, до 1840-х к работе Чарльза Витстоуна в Королевском колледже в Лондоне, но модель Витстоуна была слишком неэффективна, чтобы быть практичной. Выполнимый линейный асинхронный двигатель описан в (1905 - изобретатель Альфред Зехден Франкфурта-на-Майне) для вождения поездов или лифтов. В 1935 немецкий инженер Герман Кемпер построил рабочую модель. В конце 1940-х, доктора Эрика Лэйтвэйта из Манчестерского университета, позже профессор Тяжелой Электротехники в Имперском Колледже в Лондоне развил первую рабочую модель в натуральную величину. В односторонней версии магнитное отвращение вынуждает проводника далеко от статора, поднимая его, и неся его вперед в направлении движущегося магнитного поля. Он назвал более поздние версии его магнитной рекой.
Из-за этих свойств линейные двигатели часто используются в maglev толчке, как в японской магнитной линии поезда поднятия Linimo под Нагоей. Однако линейные двигатели использовались независимо от магнитного поднятия, как в Продвинутых системах Скоростного транспорта Бомбардира во всем мире и многих современных японских метро, включая Линию Токио Toei Oedo.
Подобная технология также используется в некоторых американских горках с модификациями, но, в настоящее время, все еще непрактична на улице бегущие трамваи, хотя это, в теории, могло быть сделано, хороня его в выдолбленном трубопроводе.
За пределами общественного транспорта вертикальные линейные двигатели были предложены как подъем механизмов в глубоких шахтах, и использование линейных двигателей растет в приложениях контроля за движением. Они также часто используются на раздвижных дверях, таких как те из низких трамваев пола, таких как Citadis и Евротрамвай. Двойная ось линейные двигатели также существует. Эти специализированные устройства использовались, чтобы обеспечить прямое движение X-Y для сокращения лазера точности ткани и листовой стали, автоматизированного составления и кабельного формирования. Большинство линейных двигателей в использовании - LIM (линейный асинхронный двигатель), или LSM (линейный синхронный двигатель). Линейные электродвигатели постоянного тока не используются из-за более высокой стоимости, и линейный SRM страдает от плохого толчка. Таким образом в течение длительного периода в тяге LIM главным образом предпочтен, и для короткого промежутка времени главным образом предпочтен LSM.
Высокое ускорение линейные двигатели было предложено для многого использования.
Их рассмотрели для использования в качестве оружия, так как текущие бронебойные боеприпасы имеют тенденцию состоять из маленьких раундов с очень высокой кинетической энергией, для которой просто такие двигатели подходят. Много американских горок парка развлечений теперь используют линейные асинхронные двигатели, чтобы продвинуть поезд на высокой скорости как альтернатива использованию холма лифта. Военно-морской флот Соединенных Штатов также использует линейные асинхронные двигатели в Электромагнитной Системе Запуска Самолета, которая заменит традиционные паровые катапульты на будущих авианосцах. Им также предложили для использования в относящемся к космическому кораблю толчке. В этом контексте их обычно называют массовыми водителями. Самый простой способ использовать массовых водителей для относящегося к космическому кораблю толчка состоял бы в том, чтобы построить большой массовый драйвер, который может ускорить груз, чтобы избежать скорости, хотя запуск RLV помогает как StarTram на низкую земную орбиту, был также исследован.
Высокое ускорение линейные двигатели трудно проектировать по ряду причин. Они требуют больших сумм энергии за очень короткие периоды времени. Один дизайн ракетной пусковой установки призывает к 300 ГДж для каждого запуска в течение меньше, чем секунда. Нормальные электрические генераторы не разработаны для этого вида груза, но могут использоваться краткосрочные методы хранения электроэнергии. Конденсаторы большие и дорогие, но могут поставлять большие суммы энергии быстро. Генераторы Homopolar могут использоваться, чтобы преобразовать кинетическую энергию махового колеса в электроэнергию очень быстро. Высокое ускорение линейные двигатели также требует очень сильных магнитных полей; фактически, магнитные поля часто слишком сильны, чтобы разрешить использование сверхпроводников. Однако с тщательным дизайном, это не должно быть основной проблемой.
Две различных базовых конструкции были изобретены для высокого ускорения линейные двигатели: railguns и coilguns.
Пример: Маглев
Линейные двигатели широко используются. Одно из основного использования линейных двигателей для продвижения шаттла в ткацких станках.
Линейные двигатели использовались для раздвижных дверей и различных подобных приводов головок. Кроме того, они использовались для вручения багажа и могут даже ездить, крупномасштабные навалочные грузы транспортируют решения.
Линейные двигатели иногда используются, чтобы создать вращательное движение, например, они использовались в обсерваториях, чтобы иметь дело с большим радиусом искривления.
Линейный двигатель использовался для ускорения автомобилей для краш-тестов.
Все заявления находятся в скоростном транспорте.
,И поезда Кавасаки и ИСКУССТВО Бомбардира имеют активную часть двигателя в автомобилях и используют верхние провода (японские метро) или третий рельс (ИСКУССТВО), чтобы передать власть поезду.
Есть много американских горок во всем мире что использование LIMs, чтобы ускорить транспортные средства поездки. Первое, являющееся Полетом Страха в Острове Королей и королях Dominion. В 1996 оба открылись.
например:
ru.knowledgr.com
