Lihat pada motor linear berbeza yang tersedia dan cara memilih jenis optimum untuk aplikasi anda.
Artikel berikut ialah gambaran keseluruhan jenis motor linear yang ada, termasuk prinsip operasinya, sejarah perkembangan magnet kekal, kaedah reka bentuk untuk motor linear dan sektor industri menggunakan setiap jenis motor linear.
Teknologi Motor Linear boleh menjadi: Motor Aruhan Linear (LIM) atau Motor Segera Linear Magnet Kekal (PMLSM).PMLSM boleh menjadi teras besi atau tanpa besi.Semua motor boleh didapati dalam konfigurasi rata atau tiub.Hiwin telah berada di barisan hadapan dalam reka bentuk dan pembuatan motor linear selama 20 tahun.
Kelebihan Motor Linear
Motor linear digunakan untuk menyediakan gerakan linear, iaitu, menggerakkan muatan yang diberikan pada pecutan, kelajuan, jarak perjalanan dan ketepatan yang ditentukan.Semua teknologi gerakan selain daripada pacuan motor linear adalah sejenis pemacu mekanikal untuk menukar gerakan berputar kepada gerakan linear.Sistem gerakan sedemikian digerakkan oleh skru bola, tali pinggang atau rak dan pinion.Hayat perkhidmatan semua pemacu ini sangat bergantung pada haus komponen mekanikal yang digunakan untuk menukar gerakan berputar kepada gerakan linear dan agak pendek.
Kelebihan utama motor linear adalah untuk menyediakan gerakan linear tanpa sebarang sistem mekanikal kerana udara adalah medium penghantaran, oleh itu motor linear pada asasnya adalah pemacu tanpa geseran, memberikan hayat perkhidmatan tanpa had secara teori.Kerana tiada bahagian mekanikal digunakan untuk menghasilkan gerakan linear, pecutan yang sangat tinggi adalah kelajuan yang mungkin di mana pemacu lain seperti skru bola, tali pinggang atau rak dan pinion akan menghadapi had yang serius.
Motor aruhan Linear
Rajah 1
Motor aruhan linear (LIM) adalah yang pertama dicipta (paten AS 782312 - Alfred Zehden pada tahun 1905).Ia terdiri daripada "utama" yang terdiri daripada timbunan laminasi keluli elektrik dan kepelbagaian gegelung tembaga yang dibekalkan oleh voltan tiga fasa dan "sekunder" umumnya terdiri daripada plat keluli dan plat kuprum atau aluminium.
Apabila gegelung primer ditenagakan sekunder menjadi magnet dan medan arus pusar terbentuk dalam konduktor sekunder.Medan sekunder ini kemudiannya akan berinteraksi dengan EMF belakang primer untuk menghasilkan daya.Arah gerakan akan mengikut peraturan kiri Fleming iaitu;arah gerakan akan berserenjang dengan arah arus dan arah medan / fluks.
Rajah 2
Motor aruhan linear menawarkan kelebihan kos yang sangat rendah kerana sekunder tidak menggunakan sebarang magnet kekal.Magnet kekal NdFeB dan SmCo adalah sangat mahal.Motor aruhan linear menggunakan bahan yang sangat biasa, (keluli, aluminium, tembaga), untuk sekundernya dan menghapuskan risiko bekalan ini.
Walau bagaimanapun, kelemahan menggunakan motor aruhan linear ialah ketersediaan pemacu untuk motor tersebut.Walaupun sangat mudah untuk mencari pemacu untuk motor linear magnet kekal, adalah sangat sukar untuk mencari pemacu untuk motor aruhan linear.
Rajah 3
Motor Segerak Linear Magnet Kekal
Motor segerak linear magnet kekal (PMLSM) mempunyai asas yang sama dengan motor aruhan linear (iaitu, satu set gegelung yang dipasang pada timbunan salutan keluli elektrik dan didorong oleh voltan tiga fasa).Yang sekunder berbeza.
Daripada plat aluminium atau tembaga yang dipasang pada plat keluli, sekunder terdiri daripada magnet kekal yang dipasang pada plat keluli.Arah kemagnetan setiap magnet akan silih berganti berkenaan dengan yang sebelumnya seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.
Kelebihan jelas menggunakan magnet kekal adalah untuk mencipta medan kekal di sekunder.Kita telah melihat bahawa daya dijana pada motor aruhan oleh interaksi medan primer dan medan sekunder yang hanya tersedia selepas medan arus pusar telah dicipta di sekunder melalui celah udara motor.Ini akan mengakibatkan kelewatan yang dipanggil "gelincir" dan gerakan sekunder tidak selari dengan voltan primer yang dibekalkan kepada primer.
Atas sebab ini, motor linear aruhan dipanggil "tak segerak".Pada motor linear magnet kekal, gerakan sekunder akan sentiasa selaras dengan voltan primer kerana medan sekunder sentiasa tersedia dan tanpa sebarang kelewatan.Atas sebab ini, motor linear kekal dipanggil "segerak".
Pelbagai jenis magnet kekal boleh digunakan pada PMLSM.Sepanjang 120 tahun yang lalu, nisbah setiap bahan telah berubah.Sehingga hari ini, PMLSM menggunakan sama ada magnet NdFeB atau magnet SmCo tetapi sebahagian besar menggunakan magnet NdFeB.Rajah 4 menunjukkan sejarah perkembangan magnet kekal.
Rajah 4
Kekuatan magnet dicirikan oleh produk tenaganya dalam Megagauss-Oersteds, (MGOe).Sehingga pertengahan tahun lapan puluhan hanya Steel, Ferrite dan Alnico yang tersedia dan menyampaikan produk tenaga yang sangat rendah.Magnet SmCo telah dibangunkan pada awal 1960-an berdasarkan hasil kerja Karl Strnat dan Alden Ray dan kemudiannya dikomersialkan pada akhir tahun enam puluhan.
Rajah 5
Hasil tenaga magnet SmCo pada mulanya adalah lebih daripada dua kali ganda produk tenaga magnet Alnico.Pada tahun 1984 General Motors dan Sumitomo membangunkan magnet NdFeB secara bebas, sebatian Neodynium, Besi dan Boron.Perbandingan magnet SmCo dan NdFeB ditunjukkan dalam Rajah 5.
Magnet NdFeB menghasilkan daya yang lebih tinggi daripada magnet SmCo tetapi lebih sensitif kepada suhu tinggi.Magnet SmCo juga jauh lebih tahan terhadap kakisan dan suhu rendah tetapi lebih mahal.Apabila suhu operasi mencapai suhu maksimum magnet, magnet mula menyahmagnet, dan penyahmagnetan ini tidak dapat dipulihkan.Kemagnetan kehilangan magnet akan menyebabkan motor kehilangan daya dan tidak dapat memenuhi spesifikasi.Jika magnet beroperasi di bawah suhu maksimum 100% sepanjang masa, kekuatannya akan dipelihara hampir selama-lamanya.
Oleh kerana kos magnet SmCo yang lebih tinggi, magnet NdFeB adalah pilihan yang tepat untuk kebanyakan motor, terutamanya memandangkan daya yang lebih tinggi yang tersedia.Walau bagaimanapun, bagi sesetengah aplikasi di mana suhu operasi boleh menjadi sangat tinggi adalah lebih baik untuk menggunakan magnet SmCo untuk menjauhkan diri daripada suhu operasi maksimum.
Reka bentuk motor Linear
Motor linear biasanya direka melalui Simulasi Elektromagnet Elemen Terhingga.Model 3D akan dibuat untuk mewakili susunan laminasi, gegelung, magnet dan plat keluli yang menyokong magnet.Udara akan dimodelkan di sekeliling motor dan juga di ruang udara.Kemudian sifat bahan akan dimasukkan untuk semua komponen: magnet, keluli elektrik, keluli, gegelung dan udara.Jaringan kemudian akan dibuat menggunakan elemen H atau P dan model diselesaikan.Kemudian arus dikenakan pada setiap gegelung dalam model.
Rajah 6 menunjukkan output simulasi di mana fluks dalam tesla dipaparkan.Nilai keluaran utama yang menarik untuk simulasi sudah tentu daya Motor dan akan tersedia.Oleh kerana pusingan hujung gegelung tidak menghasilkan sebarang daya, ia juga mungkin untuk menjalankan simulasi 2D dengan menggunakan model 2D (DXF atau format lain) motor termasuk laminasi, magnet, dan plat keluli yang menyokong magnet.Output simulasi 2D sedemikian akan menjadi sangat hampir dengan simulasi 3D dan cukup tepat untuk menilai daya motor.
Rajah 6
Motor aruhan linear akan dimodelkan dengan cara yang sama, sama ada melalui model 3D atau 2D tetapi penyelesaiannya akan menjadi lebih rumit berbanding PMLSM.Ini kerana fluks magnet sekunder PMLSM akan dimodelkan serta-merta selepas memasuki sifat magnet, oleh itu hanya satu penyelesaian diperlukan untuk mendapatkan semua nilai output termasuk daya motor.
Walau bagaimanapun, fluks sekunder motor aruhan akan memerlukan analisis sementara (bermaksud beberapa penyelesaian pada selang masa tertentu) supaya fluks magnet sekunder LIM boleh dibina dan barulah daya boleh diperolehi.Perisian yang digunakan untuk Simulasi Elemen Terhad Elektromagnet perlu mempunyai keupayaan untuk menjalankan analisis sementara.
Peringkat Motor Linear
Rajah 7
Hiwin Corporation membekalkan motor linear pada peringkat komponen.Dalam kes ini, hanya motor linear dan modul sekunder akan dihantar.Untuk motor PMLSM, modul sekunder akan terdiri daripada plat keluli dengan panjang yang berbeza di atasnya yang mana magnet kekal akan dipasang.Hiwin Corporation juga membekalkan peringkat lengkap seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 7.
Peringkat sedemikian termasuk bingkai, galas linear, motor utama, magnet sekunder, gerabak untuk pelanggan memasang muatannya, pengekod dan trek kabel.Pentas motor linear akan sedia untuk dimulakan selepas penghantaran dan menjadikan kehidupan lebih mudah kerana pelanggan tidak perlu mereka bentuk dan mengeluarkan pentas, yang memerlukan pengetahuan pakar.
Hayat Perkhidmatan Peringkat Motor Linear
Hayat perkhidmatan pentas motor linear jauh lebih lama daripada pentas yang digerakkan oleh tali pinggang, skru bola atau rak dan pinion.Komponen mekanikal peringkat yang didorong secara tidak langsung biasanya merupakan komponen pertama yang gagal kerana geseran dan haus yang terdedah kepada mereka secara berterusan.Peringkat motor linear ialah pemacu terus tanpa sentuhan mekanikal atau haus kerana medium penghantaran adalah udara.Oleh itu, satu-satunya komponen yang boleh gagal pada peringkat motor linear ialah galas linear atau motor itu sendiri.
Galas linear biasanya mempunyai hayat perkhidmatan yang sangat lama kerana beban jejarian adalah sangat rendah.Hayat perkhidmatan motor akan bergantung pada purata suhu berjalan.Rajah 8 menunjukkan hayat penebat motor sebagai fungsi suhu.Peraturannya ialah hayat perkhidmatan akan dikurangkan separuh bagi setiap 10 darjah Celcius apabila suhu berjalan melebihi suhu undian.Sebagai contoh, kelas Penebat motor F akan berjalan 325,000 jam pada suhu purata 120°C.
Oleh itu, adalah dijangka bahawa peringkat motor linear akan mempunyai hayat perkhidmatan selama 50+ tahun jika motor dipilih secara konservatif, hayat perkhidmatan yang tidak boleh dicapai oleh tali pinggang, skru bebola, atau peringkat dipacu rak dan pinion.
Rajah 8
Aplikasi untuk Motor Linear
Motor aruhan linear (LIM) kebanyakannya digunakan dalam aplikasi dengan panjang perjalanan yang panjang dan di mana daya yang sangat tinggi diperlukan digabungkan dengan kelajuan yang sangat tinggi.Sebab untuk memilih motor aruhan linear adalah kerana kos sekunder akan jauh lebih rendah daripada jika menggunakan PMLSM dan pada kelajuan yang sangat tinggi kecekapan motor aruhan Linear adalah sangat tinggi, jadi sedikit kuasa akan hilang.
Contohnya, EMALS (Sistem Pelancaran Elektromagnet), yang digunakan pada kapal pengangkut pesawat untuk melancarkan pesawat menggunakan motor aruhan linear.Sistem motor linear yang pertama telah dipasang pada kapal pengangkut pesawat USS Gerald R. Ford.Motor itu boleh memecut pesawat seberat 45,000 kg pada 240 km/j pada trek 91 meter.
Satu lagi contoh tunggangan taman hiburan.Motor aruhan linear yang dipasang pada beberapa sistem ini boleh mempercepatkan muatan yang sangat tinggi dari 0 hingga 100 km/j dalam 3 saat.Peringkat motor aruhan linear juga boleh digunakan pada RTU, (Unit Pengangkutan Robot).Kebanyakan RTU menggunakan pemacu rak dan pinion tetapi motor aruhan linear boleh menawarkan prestasi yang lebih tinggi, kos yang lebih rendah dan hayat perkhidmatan yang lebih lama.
Motor Segerak Magnet Kekal
PMLSM biasanya akan digunakan pada aplikasi dengan pukulan yang jauh lebih kecil, kelajuan yang lebih rendah tetapi ketepatan yang tinggi hingga sangat tinggi dan kitaran tugas yang intensif.Kebanyakan aplikasi ini terdapat dalam industri AOI (Automated Optical Inspection), semikonduktor dan mesin laser.
Pemilihan peringkat pacuan motor linear, (pacuan terus), menawarkan faedah prestasi yang ketara berbanding pemacu tidak langsung, (peringkat di mana gerakan linear diperoleh dengan menukar gerakan berputar), untuk reka bentuk yang tahan lama dan sesuai untuk banyak industri.
Masa siaran: Feb-06-2023