แอคชูเอเตอร์ไฟฟ้าพร้อมมอเตอร์เชิงเส้น

มอเตอร์ไฟฟ้าส่วนใหญ่เป็นแบบหมุน ในเวลาเดียวกัน เครื่องจักรการผลิตจำนวนมากต้องทำงานแปล (เช่น สายพานลำเลียง ฯลฯ) หรือลูกสูบ (กลไกสำหรับการป้อนเครื่องตัดโลหะ หุ่นยนต์ ลูกสูบ และเครื่องจักรอื่น ๆ ตามเทคโนโลยีของงาน ).

การเปลี่ยนแปลงของการเคลื่อนไหวแบบหมุนเป็นการเคลื่อนไหวแบบแปลนั้นดำเนินการโดยการเชื่อมต่อทางจลนศาสตร์พิเศษ: น็อตสกรู, เฟืองสกรูทรงกลม, แร็คเกียร์, กลไกข้อเหวี่ยงและอื่น ๆ

เป็นเรื่องปกติสำหรับผู้สร้างเครื่องจักรทำงานที่ต้องการใช้เครื่องยนต์ที่มีโรเตอร์เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงเพื่อขับเคลื่อนชิ้นงานที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้าและเคลื่อนที่ไปกลับ

ปัจจุบัน ไดรฟ์ไฟฟ้าได้รับการพัฒนาโดยใช้อะซิงโครนัสเชิงเส้น วาล์ว และ สเต็ปเปอร์มอเตอร์… โดยหลักการแล้ว มอเตอร์เชิงเส้นชนิดใดก็ได้สามารถขึ้นรูปจากมอเตอร์แบบหมุนได้โดยการเคลื่อนสเตเตอร์ทรงกระบอกในแนวเส้นตรงในระนาบ

สามารถรับแนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างของมอเตอร์เหนี่ยวนำเชิงเส้นได้โดยเปลี่ยนสเตเตอร์ของมอเตอร์เหนี่ยวนำให้เป็นระนาบ ในกรณีนี้ เวกเตอร์ของแรงดึงดูดแม่เหล็กของสเตเตอร์จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงไปตามช่วงของสเตเตอร์ นั่นคือ ในกรณีนี้ไม่ใช่การหมุน (เหมือนในมอเตอร์ทั่วไป) แต่เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเคลื่อนที่ของสเตเตอร์

ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบรองสามารถใช้แถบแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีช่องว่างอากาศขนาดเล็กตามสเตเตอร์ได้ แถบนี้ทำหน้าที่เป็นโรเตอร์เซลล์ องค์ประกอบทุติยภูมิเคลื่อนที่โดยสนามสเตเตอร์เคลื่อนที่ และเคลื่อนที่เชิงเส้นด้วยความเร็วน้อยกว่าความเร็วของสนามสเตเตอร์ตามจำนวนสลิปสัมบูรณ์เชิงเส้น

ความเร็วเชิงเส้นของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเคลื่อนที่จะเป็น

โดยที่ τ, m — ความห่างของขั้ว — ระยะห่างระหว่างขั้วที่อยู่ติดกันของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเชิงเส้น

ความเร็วองค์ประกอบรอง

โดยที่ sL — สลิปเชิงเส้นสัมพัทธ์

เมื่อมอเตอร์ได้รับแรงดันไฟฟ้าความถี่มาตรฐาน ความเร็วสนามที่ได้จะสูงเพียงพอ (มากกว่า 3 เมตร/วินาที) ซึ่งทำให้ยากต่อการใช้มอเตอร์เหล่านี้ในการขับเคลื่อนกลไกทางอุตสาหกรรม เครื่องยนต์ดังกล่าวใช้สำหรับกลไกการขนส่งความเร็วสูง เพื่อให้ได้ความเร็วในการทำงานที่ต่ำลงและการควบคุมความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำเชิงเส้น ขดลวดของมันจะได้รับพลังงานจากตัวแปลงความถี่

ข้าว. 1. การออกแบบมอเตอร์แกนเดียวเชิงเส้น

หลายตัวเลือกที่ใช้ในการออกแบบมอเตอร์เหนี่ยวนำเชิงเส้น หนึ่งในนั้นแสดงในรูป 1.ที่นี่องค์ประกอบรอง (2) - เทปที่เชื่อมต่อกับตัวเครื่องเคลื่อนที่ไปตามคำแนะนำ 1 ภายใต้การกระทำของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเคลื่อนที่ที่สร้างโดยสเตเตอร์ 3 อย่างไรก็ตามการออกแบบนี้สะดวกสำหรับการประกอบกับเครื่องจักรที่ใช้งาน เกี่ยวข้องกับกระแสรั่วไหลที่สำคัญของสนามสเตเตอร์ ซึ่งเป็นผลมาจากการที่cosφของมอเตอร์จะต่ำ

รูปที่. 2. มอเตอร์เชิงเส้นทรงกระบอก

ในการเพิ่มการเชื่อมต่อทางแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างสเตเตอร์และองค์ประกอบรองให้วางตัวหลังไว้ในช่องระหว่างสเตเตอร์ทั้งสองหรือมอเตอร์ได้รับการออกแบบให้เป็นทรงกระบอก (ดูรูปที่ 2) ในกรณีนี้สเตเตอร์ของมอเตอร์คือท่อ (1) ภายในมีขดลวดทรงกระบอก (2) ซึ่งเป็นขดลวดสเตเตอร์ แหวนแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติก 3 อยู่ระหว่างขดลวดที่เป็นส่วนหนึ่งของวงจรแม่เหล็ก องค์ประกอบรองคือแท่งท่อซึ่งทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกเช่นกัน

มอเตอร์เหนี่ยวนำเชิงเส้นยังสามารถมีการออกแบบกลับด้านโดยที่มอเตอร์ทุติยภูมิจะอยู่กับที่ในขณะที่สเตเตอร์เคลื่อนที่ โดยทั่วไปจะใช้เครื่องยนต์เหล่านี้ในยานพาหนะ ในกรณีนี้จะใช้รางหรือเทปพิเศษเป็นองค์ประกอบรอง และวางสเตเตอร์ไว้บนแคร่ที่เคลื่อนย้ายได้

ข้อเสียของมอเตอร์อะซิงโครนัสเชิงเส้นคือประสิทธิภาพต่ำและการสูญเสียพลังงานที่เกี่ยวข้อง ส่วนใหญ่อยู่ในองค์ประกอบรอง (การสูญเสียการลื่น)

เมื่อเร็ว ๆ นี้นอกเหนือจากแบบอะซิงโครนัสแล้วพวกเขาก็เริ่มใช้ เครื่องยนต์ซิงโครนัส (วาล์ว)… การออกแบบมอเตอร์เชิงเส้นประเภทนี้คล้ายกับที่แสดงในรูปที่ 1. สเตเตอร์ของมอเตอร์กลายเป็นระนาบและวางแม่เหล็กถาวรไว้ที่รองรูปแบบการออกแบบกลับด้านเป็นไปได้โดยที่สเตเตอร์เป็นชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้และชิ้นส่วนรองที่เป็นแม่เหล็กถาวรอยู่กับที่ ขดลวดสเตเตอร์จะเปลี่ยนไปตามตำแหน่งสัมพัทธ์ของแม่เหล็ก เพื่อจุดประสงค์นี้ เซ็นเซอร์ตำแหน่ง (4 — ในรูปที่ 1) มีให้ในการออกแบบ

สเต็ปเปอร์มอเตอร์เชิงเส้นยังใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพสำหรับไดรฟ์ตำแหน่ง หากสเตเตอร์ของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ถูกนำไปใช้ในระนาบและองค์ประกอบรองถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของแผ่นซึ่งฟันถูกสร้างขึ้นโดยการกัดช่องจากนั้นด้วยการสลับขดลวดสเตเตอร์ที่เหมาะสมองค์ประกอบรองจะดำเนินการ การเคลื่อนไหวที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งขั้นตอนอาจมีขนาดเล็กมากจนถึงเศษส่วนของมิลลิเมตร มักใช้การออกแบบกลับด้านโดยที่รองอยู่นิ่ง

ความเร็วของสเต็ปเปอร์มอเตอร์เชิงเส้นถูกกำหนดโดยค่าของการแยกฟัน τ จำนวนเฟส m และความถี่สวิตชิ่ง

การได้รับการเคลื่อนไหวด้วยความเร็วสูงไม่ได้สร้างปัญหาเนื่องจากการเพิ่มการแบ่งและความถี่ของเกียร์ไม่ได้ถูก จำกัด ด้วยปัจจัยทางเทคโนโลยี ข้อจำกัดอยู่ที่ค่าต่ำสุดของ τ เนื่องจากอัตราส่วนของพิทช์ต่อช่องว่างระหว่างสเตเตอร์และสเตเตอร์รองต้องมีอย่างน้อย 10

การใช้ไดรฟ์แบบแยกช่วยให้ไม่เพียงลดความซับซ้อนของการออกแบบกลไกที่ทำการเคลื่อนที่เชิงเส้นหนึ่งมิติเท่านั้น แต่ยังทำให้สามารถรับการเคลื่อนที่แบบสองแกนหรือหลายแกนโดยใช้ไดรฟ์เดียวหากระบบขดลวดสองระบบวางตั้งฉากกันบนสเตเตอร์ของชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้ และร่องถูกสร้างขึ้นในองค์ประกอบทุติยภูมิในสองทิศทางตั้งฉาก จากนั้นองค์ประกอบที่เคลื่อนที่ได้จะเคลื่อนที่แยกกันในสองพิกัด นั่นคือ ให้การเคลื่อนไหวในระนาบ

ในกรณีนี้ปัญหาในการสร้างการสนับสนุนสำหรับองค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้เกิดขึ้น ในการแก้ปัญหานี้สามารถใช้เบาะลมได้ - แรงดันของอากาศที่จ่ายให้กับช่องว่างใต้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้ สเต็ปเปอร์มอเตอร์เชิงเส้นให้แรงขับค่อนข้างต่ำและมีประสิทธิภาพต่ำ ขอบเขตการใช้งานหลัก ได้แก่ เครื่องมือควบคุมแสง เครื่องประกอบแสง เครื่องวัด เครื่องตัดเลเซอร์ และอุปกรณ์อื่นๆ