यह एक लीनियर मोटर है. लीनियर सर्वो ड्राइव के विकास में वर्तमान रुझान

एक रैखिक अतुल्यकालिक मोटर की संरचना का एक विचार जेनरेटर के साथ अक्ष के साथ एक पारंपरिक अतुल्यकालिक मोटर की वाइंडिंग के साथ स्टेटर और रोटर को मानसिक रूप से काटकर और इसे एक विमान में खोलकर प्राप्त किया जा सकता है। परिणामी सपाट संरचना है योजनाबद्ध आरेखरैखिक मोटर. यदि अब ऐसी मोटर की स्टेटर वाइंडिंग तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा नेटवर्क से जुड़ी होती है, तो एक चुंबकीय क्षेत्र बनता है, जिसकी धुरी आपूर्ति वोल्टेज की आवृत्ति के आनुपातिक V गति से हवा के अंतराल के साथ चलेगी। और पोल डिवीजन की लंबाई t: V = 2пf. अंतराल के साथ चलने वाला यह चुंबकीय क्षेत्र रोटर वाइंडिंग के कंडक्टरों को पार करता है और उनमें एक ईएमएफ उत्पन्न करता है, जिसके प्रभाव में वाइंडिंग के माध्यम से धाराएं प्रवाहित होने लगेंगी। चुंबकीय क्षेत्र के साथ धाराओं की परस्पर क्रिया से लेन्ज़ के नियम के अनुसार, गति की दिशा में कार्य करने वाले बल की उपस्थिति होगी चुंबकीय क्षेत्र. रोटर - भविष्य में हम इसे एक द्वितीयक तत्व कहेंगे - इस बल के प्रभाव में चलना शुरू कर देगा। एक पारंपरिक अतुल्यकालिक मोटर की तरह, तत्व की गति क्षेत्र S = (V - v)/V के सापेक्ष कुछ स्लाइडिंग के साथ होती है, जहां v तत्व की गति की गति है। एक लीनियर मोटर की रेटेड स्लिप 2-6% होती है। एक रैखिक मोटर का द्वितीयक तत्व हमेशा वाइंडिंग के साथ प्रदान नहीं किया जाता है। लीनियर इंडक्शन मोटर के फायदों में से एक यह है कि साधारण शीट धातु का उपयोग द्वितीयक तत्व के रूप में किया जा सकता है। इस मामले में, द्वितीयक तत्व दो स्टेटर के बीच, या स्टेटर और फेरोमैग्नेटिक कोर के बीच भी स्थित हो सकता है। द्वितीयक तत्व तांबे, एल्यूमीनियम या स्टील से बना होता है, और गैर-चुंबकीय माध्यमिक तत्व के उपयोग में संरचनात्मक सर्किट का उपयोग शामिल होता है जो लौहचुंबकीय तत्वों के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह को बंद कर देता है। एक पट्टी के रूप में एक द्वितीयक तत्व के साथ रैखिक मोटर्स का संचालन सिद्धांत एक विशाल लौहचुंबकीय या खोखले गैर-चुंबकीय रोटर के साथ एक पारंपरिक अतुल्यकालिक मोटर के संचालन को दोहराता है। रैखिक मोटर्स की स्टेटर वाइंडिंग में पारंपरिक अतुल्यकालिक मोटर्स के समान कनेक्शन आरेख होते हैं और आमतौर पर तीन-चरण नेटवर्क से जुड़े होते हैं। प्रत्यावर्ती धारा. रैखिक मोटर्स अक्सर तथाकथित में काम करते हैं रिवर्स मोडगति, जब द्वितीयक तत्व स्थिर होता है और स्टेटर गति करता है। ऐसी रैखिक मोटर, जिसे चलती स्टेटर मोटर कहा जाता है, विशेष रूप से, इलेक्ट्रिक वाहनों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। उदाहरण के लिए, स्टेटर कार के फर्श के नीचे निश्चित रूप से तय होता है, और द्वितीयक तत्व रेल के बीच एक धातु की पट्टी होती है, और कभी-कभी रेल स्वयं द्वितीयक तत्व के रूप में काम करती है। रैखिक की किस्मों में से एक अतुल्यकालिक मोटर्सएक ट्यूबलर (समाक्षीय) मोटर हैं। ऐसे इंजन का स्टेटर एक पाइप के आकार का होता है, जिसके अंदर एक दूसरे के साथ बारी-बारी से फ्लैट डिस्क कॉइल्स (स्टेटर वाइंडिंग्स) और धातु वॉशर होते हैं जो चुंबकीय सर्किट का हिस्सा होते हैं। मोटर कॉइल्स समूहों में जुड़े हुए हैं और व्यक्तिगत मोटर चरणों की वाइंडिंग बनाते हैं। एक द्वितीयक तत्व, जिसका आकार भी ट्यूबलर होता है, लौहचुंबकीय सामग्री से बना होता है, स्टेटर के अंदर रखा जाता है। जब स्टेटर वाइंडिंग्स को नेटवर्क से जोड़ा जाता है, तो इसकी आंतरिक सतह के साथ एक चालू चुंबकीय क्षेत्र बनता है, जो इसकी परिधि के साथ निर्देशित द्वितीयक तत्व के शरीर में धाराओं को प्रेरित करता है। मोटर के चुंबकीय क्षेत्र के साथ इन धाराओं की परस्पर क्रिया पाइप के साथ कार्य करने वाले द्वितीयक तत्व पर एक बल बनाती है, जो इस दिशा में द्वितीयक तत्व की गति का कारण बनती है (स्टेटर स्थिर होने के साथ)। रैखिक मोटर्स के ट्यूबलर डिज़ाइन को फ्लैट रैखिक मोटर के विपरीत, द्वितीयक तत्व में चुंबकीय प्रवाह की अक्षीय दिशा की विशेषता होती है, जिसमें चुंबकीय प्रवाह की रेडियल दिशा होती है।

रैखिक पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स का संचालन सिद्धांत, जो अपेक्षाकृत बड़े पारस्परिक आंदोलनों (कई मिलीमीटर या सेंटीमीटर) का प्रदर्शन करता है, घूर्णन मोटर्स के संचालन सिद्धांत से अलग नहीं है। चित्र में. 6.4ए एक रैखिक मोटर के डिज़ाइन आरेख को दिखाता है जिसमें एक वाइब्रेटर अनुदैर्ध्य (पी) और झुकने (आई) कंपन करता है। स्थिर वाइब्रेटर 1 को घर्षण प्रतिरोधी गास्केट 2 के माध्यम से गतिशील भाग 3 पर बल एफ पी द्वारा दबाया जाता है। गतिशील भाग एक स्टील पोजिशनर 3 है जो रोलर्स 4 पर चलता है। यदि अनुदैर्ध्य और झुकने वाले कंपन के चरणों को इस तरह समन्वित किया जाता है इस तरह कि जब वाइब्रेटर को बढ़ाया जाता है, तो इसे बाएं गैस्केट के माध्यम से पोजिशनर के खिलाफ दबाया जाता है, पोजिशनर बाईं ओर चला जाएगा। वाइब्रेटर को छोटा करते समय, इसे दाएं स्पेसर के माध्यम से पोजिशनर के खिलाफ दबाया जाता है और पोजिशनर बाईं ओर चलता रहता है। अनुदैर्ध्य कंपन के चरण में 180° का परिवर्तन पोजिशनर की वापसी गति का कारण बनता है। ऊपर चर्चा किए गए डिज़ाइनों के रैखिक पीज़ोमोटर्स के लिए, गति का रिज़ॉल्यूशन 1-10 माइक्रोन से अधिक नहीं है।

चित्र 6.4

कुछ सटीक विनिर्माण अनुप्रयोगों, जैसे कि एकीकृत सर्किट और सैन्य कीट-जैसे मिनी और माइक्रो-रोबोट के निर्माण में उपयोग किए जाने वाले, ऐसे एक्चुएटर्स की आवश्यकता होती है जो माइक्रोमीटर के दसवें या सौवें हिस्से को स्थानांतरित करते हैं। ऐसे एक्चुएटर्स के रूप में, मैकेनिकल कन्वर्टर्स के बिना काम करते हुए, रैखिक पीजोइलेक्ट्रिक माइक्रो-विस्थापन मोटर्स के साथ ट्रांसड्यूसर का नियंत्रित विरूपण. इन इंजनों के लिए (चित्र 6.4,बी), कामकाजी गति पीजोइलेक्ट्रिक तत्व 2 की छड़ द्वारा ही की जाती है, जो आमतौर पर एक साथ चिपके हुए पीजोसेरेमिक वॉशर के एक स्तंभ के रूप में बनाई जाती है। रॉड के सिरों पर क्लैंप 1 और 3 होते हैं। यदि आप क्लैंप 1 को ठीक करते हैं और पीजोइलेक्ट्रिक तत्व के इलेक्ट्रोड पर एक निरंतर वोल्टेज लागू करते हैं, जिससे पीजोइलेक्ट्रिक तत्व रॉड का विस्तार होता है, तो क्लैंप 3 के साथ रॉड का अंत होता है दाईं ओर चला जाएगा. विस्थापन लागू वोल्टेज पर निर्भर करेगा. (5-7) * 10 -4 के सापेक्ष बढ़ाव के साथ सिरेमिक का उपयोग करते समय, 50 मिमी लंबी एक छड़ी 25 µm तक की गति प्रदान कर सकती है।

माइक्रोमीटर के अंशों के चरणों के साथ रैखिक स्टेपर मोटर्स को भी उसी सिद्धांत पर बनाया जा सकता है। रॉड का दाहिना सिरा (चित्र 6.4, बी) एक दिए गए चरण में चले जाने के बाद, क्लैंप 3 को ठीक कर दिया जाता है, क्लैंप 1 को छोड़ दिया जाता है और वोल्टेज को पीजोइलेक्ट्रिक तत्व से हटा दिया जाता है। छड़ को उसकी मूल लंबाई तक संपीड़ित किया जाता है, और उसका बायाँ सिरा दाहिनी ओर खींचा जाता है। इसके बाद, क्लैंप 1 को फिर से ठीक किया जाता है, क्लैंप 3 जारी किया जाता है और पीजोइलेक्ट्रिक तत्व पर वोल्टेज लगाया जाता है। परिणामस्वरूप, मोटर और संबंधित नियंत्रण वस्तु आवश्यक दूरी तक चरणबद्ध तरीके से चलती है। अभ्यास चरणों की आवृत्ति 30-50 हर्ट्ज तक पहुंच जाती है। ऐसी स्टेपर मोटर का एक बहुत ही जटिल घटक प्रत्येक चरण पर क्लैंप को ठीक करने के लिए उपकरण है।

अंत में घूर्णनशील और रैखिक पीजो मोटर्स के मुख्य फायदे और नुकसान पर ध्यान दिया जाना चाहिए। पीजो मोटर्स के सबसे महत्वपूर्ण फायदे, खासकर जब रोबोटिक और कंप्यूटर उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं, निम्नलिखित हैं:

1. गति का उच्च रिज़ॉल्यूशन: कंपन ट्रांसड्यूसर मोड में 1-10 µm तक और 0.01 µm तक - ट्रांसड्यूसर के नियंत्रित विरूपण का उपयोग करते समय।

2. उच्च प्रदर्शन: त्वरण और मंदी का समय कुछ मिलीसेकंड है।

3. जब घर्षण बलों के कारण आपूर्ति वोल्टेज हटा दिया जाता है तो पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स में एक महत्वपूर्ण स्व-ब्रेकिंग बल होता है।

4. पीजो मोटर्स की गति नियंत्रण सीमा 10 6 तक पहुंचती है।

पीजो मोटर्स जटिल यांत्रिक घटकों में अच्छी तरह से निर्मित (एकीकृत) होते हैं और कंप्यूटर जानकारी, टेप रिकॉर्डर, वीडियो रिकॉर्डर और मूवी कैमरे को पढ़ने और लिखने के लिए ड्राइव में उपयोग किए जाते हैं। रीड हेड की स्थिति के लिए रैखिक पीजो मोटर्स का उपयोग चुंबकीय डिस्क पर रिकॉर्डिंग घनत्व को 2-3 गुना तक बढ़ाना संभव बनाता है।

लिंक के न्यूनतम कोणीय और रैखिक आंदोलनों के साथ 5 डिग्री तक स्वतंत्रता प्राप्त करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक एक्चुएटर्स की क्षमता सटीक स्वचालन और नियंत्रण प्रणालियों में उनके व्यापक उपयोग की संभावना निर्धारित करती है। उदाहरण के लिए, खगोल विज्ञान में, अंतरिक्ष अनुसंधान में - जहां बहुत छोटी वस्तुओं के सटीक अभिविन्यास की आवश्यकता होती है; आवेशित कण त्वरक में, जहां कणों की किरण को कड़ाई से सीमित ज्यामितीय निर्देशांक में रखना आवश्यक है; क्रिस्टलोग्राफिक अनुसंधान में.

हालाँकि, एक्चुएटर्स में पीज़ोमोटर्स का उपयोग कई कठिनाइयों से जुड़ा है। इलेक्ट्रोड की आपूर्ति वोल्टेज, लोड टॉर्क और मोटर शाफ्ट पर जड़ता के क्षण पर कनवर्टर की गुंजयमान आवृत्ति की महत्वपूर्ण निर्भरता इष्टतम ऊर्जा रूपांतरण सुनिश्चित करना मुश्किल बना देती है। इंजन की नियंत्रण विशेषताएँ अरेखीय, परवलयिक हैं; यहाँ काफी विस्तृत मृत क्षेत्र है। यांत्रिक विशेषताएं काफी नरम हैं और हाइपरबोलस की तरह दिखती हैं।

इन कमियों की भरपाई प्रदर्शन करके हासिल की जा सकती है गति देनेवालात्वरित प्रतिक्रिया के साथ. फीडबैक को टैकोजेनरेटर जैसे स्पीड मीटर के प्रत्यक्ष उपयोग द्वारा या इस तथ्य के आधार पर अप्रत्यक्ष विधि द्वारा कार्यान्वित किया जा सकता है कि रोटर का कोणीय वेग इलेक्ट्रॉनिक कनवर्टर डिवाइस द्वारा खपत की गई सक्रिय शक्ति के समानुपाती होता है। इस मामले में, पीजोइलेक्ट्रिक तत्वों के लिए उच्च-आवृत्ति बिजली आपूर्ति को नियंत्रित करने के लिए विशेष तरीकों का उपयोग करना आवश्यक है, जो कि पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर की विशेषताओं की महत्वपूर्ण गैर-रैखिकता और मोटर भाग की यांत्रिक और नियंत्रण विशेषताओं की गैर-रैखिकता को देखते हुए, मजबूत यादृच्छिक गड़बड़ी के तहत स्थिर संचालन सुनिश्चित कर सकता है। व्यवहार में, गति को विनियमित या स्थिर करते समय आवश्यक स्थिर और गतिशील विशेषताओं को सुनिश्चित करने के लिए, निम्नलिखित का उपयोग किया जाता है:

• आयाम विधि, पीज़ोइलेक्ट्रिक तत्व के इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज आयाम को विनियमित करने पर आधारित,
• आयाम-चरण विधि, पीजोइलेक्ट्रिक तत्व के इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज आयाम और वर्तमान के चरण बदलाव को विनियमित करने पर आधारित है।

पीजोइलेक्ट्रिक मोटरों में सैद्धांतिक रूप से बहुत अधिक शक्ति और ऊर्जा विशेषताएँ हो सकती हैं, क्योंकि केवल पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ही विद्युत ऊर्जा को कुछ मामलों में 90% से अधिक दक्षता के साथ यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। हालाँकि, इंजन के अन्य भागों में बिजली की हानि इस तथ्य को जन्म देती है कि 10 W तक की शक्ति वाले वास्तविक माइक्रोमोटर्स की दक्षता 10 - 25% से अधिक नहीं होती है।

अच्छी पीज़ोसेरेमिक और पहनने के लिए प्रतिरोधी सामग्री के उत्पादन की कठिनाई के कारण पीज़ोमोटर्स का क्रमिक उत्पादन और उपयोग बाधित होता है। यह पीजो मोटर्स की शक्ति की वर्तमान सीमा लगभग 10 W के स्तर तक सीमित होने के कारण है। गति के संचरण के दौरान संपर्क में आने वाले हिस्सों का तेजी से घिसाव इंजन के सेवा जीवन को सीमित कर देता है।

रैखिक मोटर

रैखिक मोटर- एक इलेक्ट्रिक मोटर जिसमें चुंबकीय प्रणाली के तत्वों में से एक खुला होता है और इसमें एक तैनात घुमावदार होता है जो एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, और दूसरा इसके साथ बातचीत करता है और एक गाइड के रूप में बनाया जाता है जो चलती भाग के रैखिक आंदोलन को सुनिश्चित करता है इंजन का. आजकल, रैखिक विद्युत मोटरों की कई किस्में (प्रकार) विकसित की गई हैं, उदाहरण के लिए, रैखिक अतुल्यकालिक इलेक्ट्रिक मोटर(LAM), लीनियर सिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मोटर, लीनियर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक मोटर, लीनियर मैग्नेटोइलेक्ट्रिक मोटर, लीनियर मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव मोटर, लीनियर पीजोइलेक्ट्रिक (इलेक्ट्रोस्ट्रिक्टिव) मोटर आदि। कई प्रकार की लीनियर मोटर, जैसे एसिंक्रोनस, सिंक्रोनस या एकदिश धारा, उनके संचालन के सिद्धांत के अनुसार संबंधित रोटरी मोशन मोटर्स को दोहराएं, जबकि अन्य प्रकार की रैखिक मोटर्स (मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव, पीज़ोइलेक्ट्रिक, आदि) में मोटर्स के रूप में व्यावहारिक प्रदर्शन नहीं होता है घूर्णी गति. निश्चित भाग रैखिक मोटरनेटवर्क से बिजली प्राप्त करना कहलाता है स्टेटर, या प्राथमिक तत्व, और इंजन का वह भाग जो स्टेटर से ऊर्जा प्राप्त करता है, कहलाता है द्वितीयक तत्वया एक आर्मेचर (नाम "रोटर" एक रैखिक मोटर के हिस्सों पर लागू नहीं होता है, क्योंकि "रोटर" शब्द का शाब्दिक अर्थ "घूर्णन" है, और एक रैखिक मोटर में कोई रोटेशन नहीं होता है)। परिवहन में और बड़े रैखिक आंदोलनों के लिए सबसे व्यापक अतुल्यकालिक और तुल्यकालिक रैखिक मोटर्स हैं, लेकिन रैखिक डीसी मोटर्स और रैखिक विद्युत चुम्बकीय मोटर्स का भी उपयोग किया जाता है। उत्तरार्द्ध का उपयोग अक्सर उच्च सटीकता और महत्वपूर्ण कर्षण बल सुनिश्चित करते हुए कामकाजी निकायों के छोटे आंदोलनों को प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

अतुल्यकालिक रैखिक मोटर

एक रैखिक अतुल्यकालिक मोटर की संरचना का एक विचार जेनरेटर के साथ अक्ष के साथ एक पारंपरिक अतुल्यकालिक मोटर की वाइंडिंग के साथ स्टेटर और रोटर को मानसिक रूप से काटकर और इसे एक विमान में खोलकर प्राप्त किया जा सकता है। परिणामी सपाट संरचना एक रैखिक मोटर के योजनाबद्ध आरेख का प्रतिनिधित्व करती है। यदि ऐसी मोटर की स्टेटर वाइंडिंग अब तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा नेटवर्क से जुड़ी हुई है, तो एक चुंबकीय क्षेत्र बनता है, जिसकी धुरी आपूर्ति वोल्टेज की आवृत्ति के आनुपातिक V गति से हवा के अंतराल के साथ चलेगी। और ध्रुव विभाजन की लंबाई t: V = 2tf। अंतराल के साथ चलने वाला यह चुंबकीय क्षेत्र रोटर वाइंडिंग के कंडक्टरों को पार करता है और उनमें एक ईएमएफ उत्पन्न करता है, जिसके प्रभाव में वाइंडिंग के माध्यम से धाराएं प्रवाहित होने लगेंगी। चुंबकीय क्षेत्र के साथ धाराओं की परस्पर क्रिया से, लेन्ज़ के नियम के अनुसार, चुंबकीय क्षेत्र की गति की दिशा में कार्य करने वाले बल की उपस्थिति होगी। रोटर - भविष्य में हम इसे एक द्वितीयक तत्व कहेंगे - इस बल के प्रभाव में चलना शुरू कर देगा। एक पारंपरिक अतुल्यकालिक मोटर की तरह, तत्व की गति क्षेत्र S = (V - v)/V के सापेक्ष कुछ स्लाइडिंग के साथ होती है, जहां v तत्व की गति की गति है। एक लीनियर मोटर की रेटेड स्लिप 2-6% होती है। एक रैखिक मोटर का द्वितीयक तत्व हमेशा वाइंडिंग के साथ प्रदान नहीं किया जाता है। लीनियर इंडक्शन मोटर के फायदों में से एक यह है कि साधारण शीट धातु का उपयोग द्वितीयक तत्व के रूप में किया जा सकता है। इस मामले में, द्वितीयक तत्व दो स्टेटर के बीच, या स्टेटर और फेरोमैग्नेटिक कोर के बीच भी स्थित हो सकता है। द्वितीयक तत्व तांबे, एल्यूमीनियम या स्टील से बना होता है, और गैर-चुंबकीय माध्यमिक तत्व के उपयोग में संरचनात्मक सर्किट का उपयोग शामिल होता है जो लौहचुंबकीय तत्वों के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह को बंद कर देता है। एक पट्टी के रूप में एक द्वितीयक तत्व के साथ रैखिक मोटर्स का संचालन सिद्धांत एक विशाल लौहचुंबकीय या खोखले गैर-चुंबकीय रोटर के साथ एक पारंपरिक अतुल्यकालिक मोटर के संचालन को दोहराता है। रैखिक मोटरों की स्टेटर वाइंडिंग्स में पारंपरिक अतुल्यकालिक मोटरों के समान कनेक्शन पैटर्न होते हैं और आमतौर पर तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा नेटवर्क से जुड़े होते हैं। रैखिक मोटर्स अक्सर तथाकथित में काम करते हैं रिवर्स मोडगति, जब द्वितीयक तत्व स्थिर होता है और स्टेटर गति करता है। ऐसी रैखिक मोटर, जिसे चलती स्टेटर मोटर कहा जाता है, विशेष रूप से, इलेक्ट्रिक वाहनों में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। उदाहरण के लिए, स्टेटर कार के फर्श के नीचे निश्चित रूप से तय होता है, और द्वितीयक तत्व रेल के बीच एक धातु की पट्टी होती है, और कभी-कभी रेल स्वयं द्वितीयक तत्व के रूप में काम करती है। रैखिक अतुल्यकालिक मोटरों की किस्मों में से एक ट्यूबलर (समाक्षीय) मोटर है। ऐसे इंजन का स्टेटर एक पाइप के आकार का होता है, जिसके अंदर एक दूसरे के साथ बारी-बारी से फ्लैट डिस्क कॉइल्स (स्टेटर वाइंडिंग्स) और धातु वॉशर होते हैं जो चुंबकीय सर्किट का हिस्सा होते हैं। मोटर कॉइल्स समूहों में जुड़े हुए हैं और व्यक्तिगत मोटर चरणों की वाइंडिंग बनाते हैं। एक द्वितीयक तत्व, जिसका आकार भी ट्यूबलर होता है, लौहचुंबकीय सामग्री से बना होता है, स्टेटर के अंदर रखा जाता है। जब स्टेटर वाइंडिंग्स को नेटवर्क से जोड़ा जाता है, तो इसकी आंतरिक सतह के साथ एक चालू चुंबकीय क्षेत्र बनता है, जो इसकी परिधि के साथ निर्देशित द्वितीयक तत्व के शरीर में धाराओं को प्रेरित करता है। मोटर के चुंबकीय क्षेत्र के साथ इन धाराओं की परस्पर क्रिया पाइप के साथ कार्य करने वाले द्वितीयक तत्व पर एक बल बनाती है, जो इस दिशा में द्वितीयक तत्व की गति का कारण बनती है (स्टेटर स्थिर होने के साथ)। रैखिक मोटर्स के ट्यूबलर डिज़ाइन को फ्लैट रैखिक मोटर के विपरीत, द्वितीयक तत्व में चुंबकीय प्रवाह की अक्षीय दिशा की विशेषता होती है, जिसमें चुंबकीय प्रवाह की रेडियल दिशा होती है।

तुल्यकालिक रैखिक मोटर

सिंक्रोनस मोटर्स का मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्र, जहां उनके फायदे विशेष रूप से स्पष्ट हैं, उच्च गति विद्युत परिवहन है। तथ्य यह है कि ऐसे परिवहन के सामान्य संचालन की शर्तों के तहत चलती भाग और द्वितीयक तत्व के बीच अपेक्षाकृत बड़ा वायु अंतर होना आवश्यक है। एक अतुल्यकालिक रैखिक मोटर में बहुत कम शक्ति कारक (cosφ) होता है, और इसका उपयोग आर्थिक रूप से लाभहीन हो जाता है। इसके विपरीत, एक सिंक्रोनस रैखिक मोटर, स्टेटर और द्वितीयक तत्व के बीच अपेक्षाकृत बड़े वायु अंतराल की अनुमति देती है और एकता के करीब cosφ और 96% तक पहुंचने वाली उच्च दक्षता के साथ संचालित होती है। हाई-स्पीड ट्रांसपोर्ट में सिंक्रोनस लीनियर मोटर्स का उपयोग, एक नियम के रूप में, कारों के चुंबकीय निलंबन और सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट और फील्ड वाइंडिंग के उपयोग के साथ संयुक्त होता है, जिससे आंदोलन के आराम और रोलिंग स्टॉक के आर्थिक प्रदर्शन को बढ़ाना संभव हो जाता है। .

रैखिक मोटर्स के अनुप्रयोग

• रैखिक मोटरों ने विद्युत परिवहन में व्यापक अनुप्रयोग पाया है, जो इन मोटरों के कई फायदों से सुगम हुआ है: द्वितीयक तत्व (या स्टेटर) की गति की सीधीता, जो स्वाभाविक रूप से विभिन्न वाहनों की गति की प्रकृति के साथ संयुक्त है, डिजाइन की सादगी , रगड़ भागों की अनुपस्थिति (चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा सीधे यांत्रिक में परिवर्तित हो जाती है), जो आपको उच्च विश्वसनीयता और दक्षता प्राप्त करने की अनुमति देती है। एक अन्य लाभ रेल ट्रैक पर पहियों के आसंजन बल से कर्षण बल की स्वतंत्रता से संबंधित है, जो पारंपरिक विद्युत कर्षण प्रणालियों के लिए अप्राप्य है। रैखिक मोटरों का उपयोग करते समय, इलेक्ट्रिक वाहनों के पहियों की फिसलन समाप्त हो जाती है (यही कारण है कि एमएमटीएस के लिए एक रैखिक मोटर का विकल्प निर्धारित किया गया था), और वाहनों की त्वरण और गति मनमाने ढंग से उच्च और केवल आराम से सीमित हो सकती है गति की, रेल ट्रैक और सड़क पर पहियों की अनुमेय रोलिंग गति, और वाहन चेसिस और ट्रैक की गतिशील स्थिरता।

• रैखिक अतुल्यकालिक मोटर्स का उपयोग विभिन्न उत्पादों के माल के परिवहन के लिए तंत्र को चलाने के लिए किया जाता है। ऐसे कन्वेयर में एक धातु बेल्ट होता है जो एक द्वितीयक तत्व होने के कारण रैखिक मोटर के स्टेटर के अंदर चलता है। इस मामले में एक रैखिक मोटर का उपयोग बेल्ट के पूर्व-तनाव को कम करना और इसकी फिसलन को खत्म करना संभव बनाता है, जिससे कन्वेयर की गति और विश्वसनीयता बढ़ जाती है।

• रैखिक मोटर का उपयोग सड़क कार्य और निर्माण में उपयोग किए जाने वाले ढेर ड्राइविंग हथौड़ों जैसी प्रभाव मशीनों के लिए किया जा सकता है। रैखिक मोटर स्टेटर हथौड़ा बूम पर स्थित है और एक चरखी का उपयोग करके ऊर्ध्वाधर दिशा में बूम गाइड के साथ ले जाया जा सकता है। हथौड़े का प्रभाव भाग भी इंजन का एक द्वितीयक तत्व है। हथौड़े के प्रभाव वाले हिस्से को उठाने के लिए, इंजन को चालू किया जाता है ताकि यात्रा क्षेत्र ऊपर की ओर निर्देशित हो। जब प्रभाव वाला भाग सबसे ऊपर की स्थिति में पहुंचता है, तो इंजन बंद हो जाता है और प्रभाव वाला भाग गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में ढेर पर गिर जाता है। कुछ मामलों में, इंजन को बंद नहीं किया जाता है, बल्कि उलट दिया जाता है, जिससे प्रभाव ऊर्जा को बढ़ाया जा सकता है। जैसे-जैसे ढेर गहरा होता जाता है, मोटर स्टेटर को चरखी का उपयोग करके नीचे की ओर ले जाया जाता है। एक इलेक्ट्रिक हथौड़ा का निर्माण करना आसान है, विनिर्माण भागों में अधिक सटीकता की आवश्यकता नहीं होती है, यह तापमान परिवर्तन के प्रति असंवेदनशील है और लगभग तुरंत काम करना शुरू कर सकता है।

उच्च और निम्न त्वरण रैखिक मोटरें

सभी रैखिक मोटरों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:

• कम त्वरण वाले इंजन
• उच्च त्वरण इंजन

इंजन कम त्वरणसार्वजनिक परिवहन (मैग्लेव, मोनोरेल, सबवे) में ट्रैक्शन के साथ-साथ मशीनों (लेजर, वॉटर-कटिंग, ड्रिलिंग और मिलिंग) और उद्योग में अन्य तकनीकी उपकरणों में उपयोग किया जाता है। इंजन उच्च त्वरणलंबाई में बहुत छोटी, और आमतौर पर किसी वस्तु को तेज़ गति से तेज करने और फिर उसे छोड़ने के लिए उपयोग की जाती है (गॉस गन देखें)। इन्हें अक्सर हाइपरवेलोसिटी प्रभाव अनुसंधान के साथ-साथ हथियार या अंतरिक्ष यान लॉन्चर जैसे विशेष अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है [ जो लोग?] .

मशीन टूल्स और रोबोटिक्स के लिए फ़ीड ड्राइव में लीनियर मोटर्स का भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। स्थिति सटीकता में सुधार के लिए, रैखिक स्थिति सेंसर का अक्सर उपयोग किया जाता है।

सूत्रों का कहना है

लिंक

• "ELCUT" और "FEMLAB" प्रोग्राम का उपयोग करके एक रैखिक अतुल्यकालिक मोटर का एक मॉडल बनाना
• अत्याधुनिक लीनियर इंडक्शन मोटर सिमुलेशन सॉफ्टवेयर
• एक रैखिक अतुल्यकालिक इलेक्ट्रिक मोटर के परिष्कृत गणितीय मॉडल का निर्माण

विकिमीडिया फ़ाउंडेशन. 2010.

19 जुलाई 2011 आज हम मैकेनिज्म ड्राइव के बारे में बातचीत जारी रखेंगे। हमारे विचार का विषय सिंक्रोनस लीनियर मोटर्स होगा, जिसने हाल ही में शास्त्रीय "सर्वोमोटर-बॉल स्क्रू" और "सर्वोमोटर-रैक" सर्किट के साथ प्रतिस्पर्धा की है। लगभग सभी सर्वो मोटर निर्माता हमारे बाजार में रैखिक मोटर पेश करते हैं (वर्णमाला क्रम में सूचीबद्ध): फैनुक (जापान), मित्सुबिशी (जापान), सीव-यूरोड्राइव (जर्मनी), सीमेंस (जर्मनी)। सीआईएस का एक निर्माता, बेलारूसी संयुक्त उद्यम रुखसर्वोमोटर भी बाजार में मौजूद है। इस लेख को लिखते समय इन कंपनियों के कैटलॉग और सामग्रियों का उपयोग किया गया था।

सर्वो मोटर्स वाले सर्किट की तुलना में रैखिक मोटर्स के उपयोग के निम्नलिखित फायदे हैं: स्थिति सटीकता; अति लघु फ़ीड (माइक्रोन) संभव हैं; उच्च गति (3 मीटर/सेकेंड से अधिक); उच्च त्वरण (80 मी/से 2); कोई प्रतिक्रिया नहीं; अधिकतम गति पर भी कम शोर स्तर; छोटे कामकाजी स्ट्रोक लागू करने की संभावना; ड्राइव तत्वों (दांतेदार बेल्ट, बॉल स्क्रू) की कोई लोचदार विकृति नहीं है; लंबी सेवा जीवन और विश्वसनीयता। नुकसान में शामिल हैं: उच्च आवश्यकताएँमशीन तत्वों के निर्माण की सटीकता के लिए; शीतलन प्रणाली की उपस्थिति; उच्च कीमत।
एक रैखिक मोटर पर आधारित एक विशिष्ट सर्वो प्रणाली के भाग के रूप में (चित्र .1)इसमें शामिल हैं: रैखिक मोटर, जिसमें प्राथमिक और माध्यमिक अनुभाग शामिल हैं; नियंत्रण इकाई (चित्र में नहीं दिखाया गया है); डेस्कटॉप; रोलिंग गाइड; फीडबैक सेंसर; केबल श्रृंखला; यात्रा सीमक; बफ़र.

गति, सिस्टम स्थिति और मोटर कम्यूटेशन की निगरानी के लिए एक रैखिक विस्थापन सेंसर का उपयोग किया जाता है। यह नोड मापी गई गति को विद्युत संकेतों के अनुक्रम में परिवर्तित करता है जिसमें इन गतिविधियों के परिमाण और दिशा के बारे में जानकारी होती है। कनवर्टर में एक मापने वाला सिर और एक शासक होता है, और उनके बीच कोई यांत्रिक संपर्क नहीं होता है। आमतौर पर ये ऑप्टोइलेक्ट्रिक सेंसर होते हैं, लेकिन चुंबकीय और इंडक्शन सिस्टम का भी उपयोग किया जा सकता है।
एक घूर्णन मोटर की तरह एक रैखिक मोटर में दो भाग होते हैं: एक प्राथमिक और एक द्वितीयक खंड। प्राथमिक अनुभाग एक घूमने वाली मोटर के स्टेटर से मेल खाता है। इसमें तीन-चरण वाइंडिंग और एक तापमान सेंसर के साथ एक लेमिनेटेड चुंबकीय कोर शामिल है। द्वितीयक खंड एक रोटर है जिसमें एक स्टील सपोर्टिंग फ्रेम जुड़ा होता है स्थायी चुम्बक. प्राथमिक और द्वितीयक खंड कोशों में बंद हैं।
तुलनात्मक रूप से कहें तो, एक रैखिक मोटर (चावल।2) एक घूमने वाली मोटर है जिसे काट दिया गया है और समतल अवस्था में "खुला" कर दिया गया है। तदनुसार, परिचालन सिद्धांत अपरिवर्तित रहते हैं। हालाँकि, एक रैखिक मोटर में, गति प्राथमिक खंड (वाइंडिंग) द्वारा की जाती है जबकि द्वितीयक खंड (रोटर) स्थिर होता है।

गतिशील चुंबकीय क्षेत्र प्राथमिक अनुभाग की वाइंडिंग द्वारा उत्पन्न होता है। द्वितीयक खंड के क्षेत्र और प्राथमिक खंड के परिणामी चुंबकीय क्षेत्र एक कर्षण बल बनाकर उचित दिशा में गति उत्पन्न करते हैं। परिणामी वेक्टर की स्थिति इन्वर्टर धाराओं के चरणों द्वारा निर्धारित की जाती है, और वेक्टर के आयाम, और, परिणामस्वरूप, मोटर द्वारा विकसित बल, चरण धाराओं के आयामों द्वारा निर्धारित किया जाता है।
एक रैखिक मोटर के सामान्य संचालन के लिए, प्राथमिक और माध्यमिक अनुभागों के बीच वायु अंतर को सटीक रूप से बनाए रखना आवश्यक है। जैसे-जैसे गैप बढ़ता है, इंजन की भार क्षमता कम हो जाती है। इस संबंध में, बढ़ते सतहों के निष्पादन में सटीकता की आवश्यकताएं बढ़ रही हैं। वायु अंतराल का आकार और सटीकता रैखिक गति गाइड और कार्य तालिका से प्रभावित होती है।
सर्वो मोटर की तरह, एक रैखिक मोटर को एक नियंत्रण इकाई द्वारा नियंत्रित किया जाता है। नियंत्रण इकाई मॉडल चयनित रैखिक मोटर प्रकार द्वारा निर्धारित किया जाता है।
एक अक्ष पर दो प्राथमिक अनुभाग स्थापित किए जा सकते हैं, जो एक नियंत्रण इकाई से समानांतर में संचालित होते हैं। ये अनुभाग समान प्रकार की वाइंडिंग के साथ समान आकार के होने चाहिए। इस मामले में, प्राथमिक खंडों के बीच की दूरी विद्युत चरणों की आवश्यक स्थिति से निर्धारित होती है। इंजन के दस्तावेज़ में अनुभागों के स्वीकार्य लेआउट और उनके बीच की दूरी दी गई है।
रैखिक मोटरों के लिए तापमान एक महत्वपूर्ण मुद्दा है। निर्माता हवा और पानी (तेल) शीतलन के साथ रैखिक मोटरें पेश करते हैं। यह एक ही इंजन हो सकता है जो विभिन्न मोड में काम कर रहा हो।
संवहन शीतलन मशीन के डिज़ाइन को बहुत सरल बनाता है, हालांकि, रेटेड कर्षण बल काफी कम हो जाता है (≈ 2 गुना)। अधिकतम इंजन बल वही रहता है. पर चावल। 3पेश किया सबसे सरल योजनापानी की मदद से ठंडा करने वाले उपकरण। स्वाभाविक रूप से, शीतलन की उपस्थिति पूरी मशीन के डिज़ाइन को और अधिक जटिल बना देती है।

इंजन कूलिंग को बेहतर बनाने के प्रयास में, निर्माता इसके डिज़ाइन में अतिरिक्त कूलिंग तत्व पेश करते हैं। पर चावल। 4 (ए)एयर-कूल्ड सीव-यूरोड्राइव इंजन के प्राथमिक खंड का डिज़ाइन, जिसमें एक पंखे का उपयोग किया जाता है, दिखाया गया है। पर चावल। 4 (बी)सीमेंस की एक रैखिक मोटर प्राथमिक अनुभाग के दिशात्मक शीतलन के लिए एक अतिरिक्त जल रेडिएटर और द्वितीयक अनुभाग के लिए एक शीतलन सर्किट के साथ प्रस्तुत की जाती है।

ओवरहीटिंग को रोकने के लिए, लीनियर मोटर एक तापमान सेंसर से सुसज्जित है। सेंसर 120ºС के वाइंडिंग तापमान पर मोटर को बंद कर देता है।
एक रैखिक मोटर की मुख्य विशेषताओं में शामिल हैं: रेटेड कर्षण बल एफ एन, एच; अधिकतम कर्षण बल एफ अधिकतम, एच; अधिकतम गति वी अधिकतम, एम/एस; प्राथमिक खंड का चुंबकीय आकर्षण बल लंबाई L, मिमी और चौड़ाई B, मिमी है। पर चित्र.5रैखिक गति पर कर्षण बल की एक विशिष्ट निर्भरता प्रस्तुत की गई है। नाममात्र बल एफ एन, जो निरंतर भार के साथ कार्य के क्षेत्र को निर्दिष्ट करता है, निर्धारित किया जाता है तापमान की स्थिति. इंजन सीमित समय के लिए अधिकतम शक्ति पर काम कर सकता है, संपूर्ण गति सीमा पर नहीं।

में तालिका नंबर एकविभिन्न निर्माताओं से लीनियर मोटर्स की विशेषताओं पर डेटा प्रदान किया गया है। हवा और पानी को ठंडा करने के लिए रेटेड ट्रैक्टिव प्रयास दिया गया है ("/" से अलग)। स्वाभाविक रूप से, सभी मॉडलों को एक तालिका में प्रस्तुत नहीं किया जा सकता है। संपूर्ण कैटलॉग निर्माताओं या उनके डीलरों द्वारा प्रदान किए जाते हैं।

तालिका 1. रैखिक मोटरों के लक्षण

इंजन की गणना के लिए प्रारंभिक डेटा हैं: चलती भागों का द्रव्यमान एम, किग्रा; गाइड घर्षण गुणांक, µ; कार्य स्ट्रोक एल, मिमी; गति अक्ष की दिशा - क्षैतिज, ऊर्ध्वाधर, क्षैतिज से एक कोण पर; कार्यबल एफसी, एन; अधिकतम यात्रा गति वी अधिकतम, एम/एस; त्वरण समय टी ए, सेकंड; तापमान पर्यावरणटी, ºС. एक रैखिक मोटर का सही चयन करने के लिए भार, गति और त्वरण साइक्लोग्राम का होना आवश्यक है (चित्र.6). त्वरण साइक्लोग्राम एक व्युत्पन्न है, जबकि त्वरण ए, एम/एस 2 सूत्र ए = वी ÷ टी ए द्वारा निर्धारित किया जाता है।

रैखिक मोटर का चयन आवश्यक कर्षण बल के निर्धारण पर आधारित होता है। यह गणना मानती है कि रैखिक मोटर का द्वितीयक खंड स्थिर है। पहले चरण में, हम सूत्र का उपयोग करके इंजन का पूर्व-चयन करते हैं
_ _ _
एफ अधिकतम = 1.5 ∙ (एफ जी + एफ ए),

जहां एफ जी, एन - गुरुत्वाकर्षण बल का प्रभावी घटक (चित्र 7, ए); एफ ए त्वरण के दौरान उत्पन्न होने वाली ऊर्जा का बल है। एक नियम के रूप में, अधिकतम कर्षण वाली मोटर की आवश्यकता होती है। निर्माता के अनुसार, हम आवश्यक एफ अधिकतम और आवश्यक गति वी अधिकतम के साथ एक मोटर का चयन करते हैं।

फिर रोलिंग गाइड में उत्पन्न होने वाले घर्षण बल एफ आर, एन को निर्धारित करना आवश्यक है (चित्र 7, बी)सूत्र के अनुसार
_ _ _
एफ अधिकतम = µ ∙ (एफ एन + एफ डी),

जहाँ F n घर्षण बल का सामान्य घटक है; एफ डी - प्राथमिक खंड का चुंबकीय आकर्षण बल। इसलिए, हम F r = µ ∙ [(M+m) ∙ g ∙ syn α + F d ] लिख सकते हैं, जहां µ, kg प्राथमिक खंड का द्रव्यमान है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि स्लाइडिंग गाइड का उपयोग करते समय, घर्षण बल गति की गति, स्थैतिक और स्लाइडिंग घर्षण के गुणांक, गाइड वेज के दबाव बल आदि पर भी निर्भर करता है। उदाहरण के लिए पर चित्र.8 (ए)इस मामले के लिए विशेष रूप से एक साइक्लोग्राम दिया गया है।
इसके बाद, हम सूत्र F a = (M+m) ∙ a का उपयोग करके, इंजन के त्वरण/मंदी के दौरान उत्पन्न होने वाले जड़त्व बल F a , N को निर्धारित करते हैं।
सिस्टम पर कार्य करने वाले बलों का योग समीकरण द्वारा निर्धारित होता है
_ _ _ _ _
एफ एम = एफ सी + एफ जी + एफ ए + एफ आर।

इंजन पर कार्य करने वाले सभी बलों और परिणामी साइक्लोग्राम का निर्माण करना आवश्यक है (चित्र.8). इस मामले में, अधिकतम आवश्यक बल एफ अधिकतम, एन को सटीक रूप से निर्धारित करना आवश्यक है। पूर्व-चयनित इंजन को आवश्यक अधिकतम कर्षण बल विकसित करना होगा।
अधिकतम बल के अलावा, रेटेड बल निर्धारित करना आवश्यक है जिसके साथ इंजन लंबे समय तक काम कर सकता है। रेटेड कर्षण बल एफ एन, एन, इंजन तापमान द्वारा सीमित है और आम तौर पर सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है

टी
एफ एन = √1/टी ∫ एफ 2 (टी) डीटी।
0

चरणबद्ध परिणामी साइक्लोग्राम के साथ, लोड हो रहा है (चित्र 8, बी)(रोलिंग गाइड) एफ एन = √1/टी ∙ (एफ 1 2 टी 1 + एफ 2 2 टी 2 + एफ 3 2 टी 3 + … + एफ एन 2 टी एन)।

प्राथमिक अनुभाग का चयन करने के बाद, आपको द्वितीयक अनुभाग का चयन करना होगा। द्वितीयक खंड की लंबाई (चित्र 9, ए) एल एस, मिमी सूत्र एल एस ≥ एल + एल पी + (2 ∙ एस ई) द्वारा निर्धारित की जाती है, जहां एल, मिमी - कार्यशील स्ट्रोक; एल पी , मिमी - प्राथमिक अनुभाग की सक्रिय लंबाई; एस ई , मिमी - स्विचिंग के लिए पावर रिजर्व (≈20 मिमी)।

एक द्वितीयक अनुभाग पर कई प्राथमिक स्थापित किए जा सकते हैं (चित्र.9, बी). इस मामले में, द्वितीयक अनुभाग की लंबाई को प्राथमिक अनुभाग की लंबाई और अनुभागों के बीच के अंतर के अनुसार बढ़ाया जाना चाहिए। यदि प्राथमिक अनुभागों को अलग-अलग माप प्रणालियों (मास्टर/स्लेव प्रकार) के साथ अलग-अलग सर्वो एम्पलीफायरों द्वारा नियंत्रित किया जाता है, तो उनके बीच का अंतर सिस्टम के यांत्रिक भागों की आवश्यकताओं - कनेक्टिंग प्लग की लंबाई, केबल झुकने त्रिज्या, आदि द्वारा निर्धारित किया जाता है। यदि प्राथमिक अनुभागों को समानांतर में एक इकाई द्वारा नियंत्रित किया जाता है, तो उनके बीच का अंतर इंस्टॉलेशन ड्राइंग के अनुसार लिया जाना चाहिए।
आवश्यक स्ट्रोक विभिन्न लंबाई के माध्यमिक अनुभागों के एक सेट द्वारा प्रदान किया जा सकता है। द्वितीयक अनुभागों की लंबाई निर्माता द्वारा निर्दिष्ट की जाती है। कई लंबे खंडों के बजाय बड़ी संख्या में छोटे खंडों का उपयोग करना अक्सर अधिक लाभदायक होता है।


आमतौर पर, विभिन्न आकारों की कई मोटरों का चयन किया जा सकता है जिनका अधिकतम और रेटेड ट्रैक्टिव प्रयास लगभग समान होता है। इस मामले में, एक रैखिक मोटर चुनने के लिए निम्नलिखित सिफारिशें दी जा सकती हैं।
अधिकतम बल शीतलन के प्रकार पर निर्भर नहीं करता है। समान नाममात्र बल के लिए, वाटर-कूल्ड रैखिक मोटर छोटी होगी और इसलिए सस्ती होगी। हालाँकि, कूलिंग सिस्टम की लागत इंजन की लागत में जोड़ी जाएगी। गहन कर्तव्य चक्र (लगातार त्वरण, ब्रेक लगाना,) वाले इंजनों के लिए वाटर कूलिंग का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है। लंबा कामबड़े प्रयास से)।
समान बल वाले रैखिक मोटर्स के प्राथमिक अनुभाग की लागत कम लंबाई और अधिक चौड़ाई वाले अनुभागों के लिए कम है। हालाँकि, छोटी चौड़ाई के साथ द्वितीयक अनुभाग की लागत कम है। इसलिए, छोटे स्ट्रोक (1 मीटर से कम) के लिए, प्राथमिक खंड की छोटी लंबाई और बड़ी चौड़ाई वाली मोटर चुनने की सिफारिश की जाती है। 1 मीटर से अधिक की गतिविधियों के लिए - अधिक लंबाई और कम चौड़ाई का एक प्राथमिक खंड।
एक रैखिक मोटर की अधिकतम गति किसी दिए गए आपूर्ति वोल्टेज पर वर्तमान मूल्य पर निर्भर करती है। आपको न्यूनतम गति वाला, आवश्यक गति के निकटतम इंजन संस्करण चुनना चाहिए।
सर्वो ड्राइव मैकेनिकल इंजीनियरिंग के क्षेत्र से संबंधित है जिसे "मेक्ट्रोनिक्स" कहा जाता है। यह शब्द "तंत्र" और "इलेक्ट्रॉनिक्स" की अवधारणाओं को जोड़ता है। इलेक्ट्रॉनिक्स में प्रगति ने लगभग किसी भी आधुनिक तंत्र को मेक्ट्रोनिक कहना संभव बना दिया है। साथ ही, कोई अक्सर सुनता है कि "यह महंगा है", "यह हमारी स्थितियों के लिए नहीं है", आदि। या शायद यह एक बार फिर से शिक्षाविद् वी.एन. चेलोमी के शब्दों को याद करने लायक है: "किसी प्रणाली को अधिक स्थिर बनाने के लिए, इसे अक्सर हिलाया जाना चाहिए।"

एम. ग्रैंकिन, डिज़ाइन इंजीनियर

पत्रिका "इंजीनियरिंग और प्रौद्योगिकी की दुनिया"

अधिकांश इलेक्ट्रिक मोटरें रोटरी मोशन इलेक्ट्रिक मोटर हैं। साथ ही, उत्पादन मशीनों के कई काम करने वाले हिस्सों को, उनके संचालन की तकनीक के अनुसार, ट्रांसलेशनल (उदाहरण के लिए, कन्वेयर, ट्रांसपोर्टर इत्यादि) या पारस्परिक गति (मशीन टूल्स, मैनिपुलेटर्स, पिस्टन और अन्य के फीडिंग तंत्र) को पूरा करना होगा मशीनें)।

घूर्णी गति का अनुवादात्मक गति में परिवर्तन विशेष गतिज लिंक के माध्यम से किया जाता है: स्क्रू-नट, बॉल स्क्रू, गियर-रैक, क्रैंक ट्रांसमिशन और अन्य।

काम करने वाली मशीनों के डिजाइनरों के लिए ऐसी मोटरों का उपयोग करना स्वाभाविक है जिनका रोटर काम करने वाले निकायों को चलाने के लिए रैखिक रूप से चलता है जो अनुवादात्मक और पारस्परिक गति करते हैं।

वर्तमान में, लीनियर एसिंक्रोनस, वाल्व और का उपयोग करके इलेक्ट्रिक ड्राइव विकसित की जा रही हैं। सिद्धांत रूप में, एक बेलनाकार स्टेटर को एक समतल में रैखिक रूप से अनियंत्रित करके रोटरी मोशन मोटर से किसी भी प्रकार की रैखिक मोटर बनाई जा सकती है।

एक रैखिक अतुल्यकालिक मोटर की संरचना का एक विचार अतुल्यकालिक मोटर के स्टेटर को एक विमान में बदलकर प्राप्त किया जा सकता है। इस मामले में, स्टेटर चुंबकीयकरण बलों का वेक्टर स्टेटर स्वीप के साथ रैखिक रूप से आगे बढ़ेगा, यानी। इस मामले में, एक घूमने वाला (पारंपरिक इंजनों की तरह) नहीं, बल्कि स्टेटर का एक चालू विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनता है।

स्टेटर स्वीप के साथ एक छोटे वायु अंतराल के साथ स्थित एक लौहचुंबकीय पट्टी का उपयोग द्वितीयक तत्व के रूप में किया जा सकता है। यह पट्टी गिलहरी-पिंजरे रोटर की भूमिका निभाती है। द्वितीयक तत्व गतिमान स्टेटर क्षेत्र द्वारा फँसा हुआ है और रैखिक निरपेक्ष स्लिप की मात्रा से स्टेटर क्षेत्र की गति से कम गति पर रैखिक रूप से चलता है।

यात्रा करने वाले विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की रैखिक गति होगी

जहां τ, एम - ध्रुव विभाजन - एक रैखिक अतुल्यकालिक मोटर के आसन्न ध्रुवों के बीच की दूरी।

द्वितीयक तत्व गति

जहां sЛ सापेक्ष रैखिक स्लिप है।

जब मोटर को एक मानक आवृत्ति वोल्टेज के साथ संचालित किया जाता है, तो परिणामी क्षेत्र वेग काफी अधिक (3 मीटर/सेकेंड से अधिक) होगा, जिससे औद्योगिक तंत्र को चलाने के लिए इन मोटरों का उपयोग करना मुश्किल हो जाता है। ऐसे इंजनों का उपयोग उच्च गति परिवहन तंत्र के लिए किया जाता है। कम गति प्राप्त करने और एक रैखिक अतुल्यकालिक मोटर की गति को नियंत्रित करने के लिए, इसकी वाइंडिंग एक आवृत्ति कनवर्टर द्वारा संचालित होती है।

चावल। 1. एक रैखिक एकल-अक्ष मोटर का डिज़ाइन।

रैखिक अतुल्यकालिक मोटर्स के लिए कई डिज़ाइन विकल्पों का उपयोग किया जाता है। उनमें से एक चित्र में दिखाया गया है। 1. यहां, द्वितीयक तत्व (2) - काम करने वाले तत्व से जुड़ी एक पट्टी, स्टेटर 3 द्वारा बनाए गए एक यात्रा विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की कार्रवाई के तहत गाइड 1 के साथ चलती है। यह डिज़ाइन एक कामकाजी मशीन के साथ व्यवस्था के लिए सुविधाजनक है, हालांकि , यह स्टेटर क्षेत्र के महत्वपूर्ण रिसाव फ्लक्स से जुड़ा है, परिणामस्वरूप, इंजन का cosφ कम होगा।

अंक 2। बेलनाकार रैखिक मोटर

बढ़ोतरी के लिए विद्युत चुम्बकीय संचारस्टेटर और द्वितीयक तत्व के बीच, बाद वाले को दो स्टेटर के बीच एक स्लॉट में रखा जाता है, या मोटर डिज़ाइन एक सिलेंडर के रूप में बनाया जाता है (चित्र 2 देखें)। इस मामले में, इंजन स्टेटर एक ट्यूब (1) है, जिसके अंदर बेलनाकार स्टैक्ड कॉइल्स (2) हैं, जो स्टेटर वाइंडिंग हैं। कॉइल्स के बीच फेरोमैग्नेटिक वॉशर 3 होते हैं, जो चुंबकीय सर्किट का हिस्सा होते हैं। द्वितीयक तत्व - एक ट्यूबलर रॉड - भी लौहचुंबकीय सामग्री से बना होता है।

रैखिक प्रेरण मोटर्स में एक उलटा डिज़ाइन भी हो सकता है, जहां द्वितीयक तत्व स्थिर होता है और स्टेटर चलता है। ऐसे इंजनों का प्रयोग आमतौर पर किया जाता है वाहनों. इस मामले में, एक रेल या एक विशेष पट्टी का उपयोग द्वितीयक तत्व के रूप में किया जाता है, और स्टेटर को एक चल गाड़ी पर रखा जाता है।

रैखिक अतुल्यकालिक मोटर्स का नुकसान कम दक्षता और संबंधित ऊर्जा हानि है, मुख्य रूप से द्वितीयक तत्व (स्लाइडिंग हानि) में।

हाल ही में, अतुल्यकालिक के अलावा, उनका उपयोग किया जाने लगा है। इस प्रकार की लीनियर मोटर का डिज़ाइन चित्र में दिखाए गए जैसा है। 1. मोटर स्टेटर को एक समतल में बदल दिया जाता है, और स्थायी चुम्बकों को द्वितीयक तत्व पर रखा जाता है। एक रिवर्स डिज़ाइन विकल्प संभव है, जब स्टेटर गतिशील भाग होता है, और स्थायी चुंबक वाला द्वितीयक तत्व स्थिर होता है। मैग्नेट की सापेक्ष स्थिति के आधार पर स्टेटर वाइंडिंग्स को स्विच किया जाता है। इस प्रयोजन के लिए, डिज़ाइन एक स्थिति सेंसर प्रदान करता है (4 - चित्र 1 में)।

पोजीशनिंग ड्राइव के लिए लीनियर स्टेपर मोटर्स का भी प्रभावी ढंग से उपयोग किया जाता है। यदि स्टेपर मोटर के स्टेटर को चपटा किया जाता है और द्वितीयक तत्व को एक प्लेट के रूप में बनाया जाता है, जिस पर मिलिंग खांचे द्वारा दांत बनाए जाते हैं, तो जब स्टेटर वाइंडिंग को तदनुसार स्विच किया जाता है, तो द्वितीयक तत्व एक अलग गति करेगा, चरण जो बहुत छोटा हो सकता है - एक मिलीमीटर के अंश तक। अक्सर उल्टे डिज़ाइन का उपयोग किया जाता है, जिसमें द्वितीयक तत्व स्थिर होता है।

एक रैखिक स्टेपर मोटर की गति टूथ पिच τ, चरणों की संख्या एम और स्विचिंग आवृत्ति द्वारा निर्धारित की जाती है

उच्च गति प्राप्त करने में कठिनाई नहीं होती है, क्योंकि दाँत की पिच और आवृत्ति में वृद्धि तकनीकी कारकों द्वारा सीमित नहीं है। τ के न्यूनतम मान के लिए प्रतिबंध मौजूद हैं, क्योंकि टूथ पिच का अनुपात स्टेटर और द्वितीयक तत्व के बीच के अंतर से कम से कम 10 होना चाहिए।

असतत ड्राइव का उपयोग न केवल उन तंत्रों के डिज़ाइन को सरल बनाने की अनुमति देता है जो रैखिक एकल-अक्ष गति करते हैं, बल्कि एक ड्राइव का उपयोग करके दो- या बहु-अक्ष गति प्राप्त करना भी संभव बनाता है। यदि दो घुमावदार प्रणालियों को चलती भाग के स्टेटर पर ऑर्थोगोनल रूप से रखा जाता है, और दो लंबवत दिशाओं में द्वितीयक तत्व में खांचे बनाए जाते हैं, तो चलती तत्व दो निर्देशांक में असतत आंदोलन करेगा, यानी। एक विमान पर आंदोलन प्रदान करें।

इस मामले में, गतिमान तत्व के लिए समर्थन बनाने का कार्य उत्पन्न होता है। इस समस्या को हल करने के लिए, एक एयर कुशन का उपयोग किया जा सकता है - चलती तत्वों के नीचे अंतरिक्ष में वायु दबाव की आपूर्ति की जाती है। लीनियर स्टेपर मोटर्स अपेक्षाकृत कम थ्रस्ट विकसित करते हैं और उनकी दक्षता कम होती है। उनके अनुप्रयोग के मुख्य क्षेत्र लाइट मैनिपुलेटर, लाइट असेंबली मशीन, मापने की मशीन, लेजर कटिंग मशीन और अन्य उपकरण हैं।