Mövcud olan müxtəlif xətti mühərriklərə və tətbiqiniz üçün optimal növün necə seçiləcəyinə nəzər salın.
Aşağıdakı məqalədə mövcud olan müxtəlif növ xətti mühərriklərə, o cümlədən onların işləmə prinsiplərinə, daimi maqnitlərin inkişaf tarixinə, xətti mühərriklərin dizayn üsullarına və hər bir xətti mühərrik növündən istifadə edən sənaye sektorlarına ümumi baxış verilmişdir.
Xətti Motor Texnologiyası aşağıdakılar ola bilər: Xətti İnduksiya Mühərrikləri (LIM) və ya Daimi Maqnitli Xətti Sinxron Mühərriklər (PMLSM).PMLSM dəmir nüvəli və ya dəmirsiz ola bilər.Bütün mühərriklər düz və ya boru konfiqurasiyasında mövcuddur.Hiwin 20 ildir lineer motor dizaynı və istehsalında ön sıralardadır.
Xətti mühərriklərin üstünlükləri
Xətti mühərrik xətti hərəkəti təmin etmək üçün istifadə olunur, yəni müəyyən bir yükü diktə edilmiş sürətlənmə, sürət, səyahət məsafəsi və dəqiqliklə hərəkət etdirin.Xətti mühərrikdən başqa bütün hərəkət texnologiyaları fırlanma hərəkətini xətti hərəkətə çevirmək üçün bir növ mexaniki sürücüdür.Belə hərəkət sistemləri top vintləri, kəmərlər və ya dayaq və pinion ilə idarə olunur.Bütün bu sürücülərin xidmət müddəti fırlanma hərəkətini xətti hərəkətə çevirmək üçün istifadə olunan mexaniki komponentlərin aşınmasından çox asılıdır və nisbətən qısadır.
Xətti mühərriklərin əsas üstünlüyü heç bir mexaniki sistem olmadan xətti hərəkəti təmin etməkdir, çünki hava ötürmə mühitidir, buna görə də xətti mühərriklər nəzəri cəhətdən qeyri-məhdud xidmət müddətini təmin edən sürtünməsiz sürücülərdir.Xətti hərəkət yaratmaq üçün heç bir mexaniki hissədən istifadə edilmədiyinə görə, top vintləri, kəmərlər və ya dayaq və dişlilər kimi digər ötürücülərin ciddi məhdudiyyətlərlə qarşılaşacağı yerlərdə çox yüksək sürətlənmələr mümkündür.
Xətti induksiya mühərrikləri
Şəkil 1
Xətti induksiya mühərriki (LIM) ilk icad edilmişdir (ABŞ patenti 782312 – 1905-ci ildə Alfred Zehden).O, elektrik polad laminasiya yığınından və üç fazalı gərginliklə təmin edilən çoxlu mis rulonlardan və ümumiyyətlə polad boşqab və mis və ya alüminium boşqabdan ibarət “ikinci dərəcəli”dən ibarətdir.
Birincil rulonlara enerji verildikdə ikincil maqnitləşir və ikincil keçiricidə burulğan cərəyanları sahəsi yaranır.Bu ikinci sahə daha sonra güc yaratmaq üçün əsas arxa EMF ilə qarşılıqlı əlaqədə olacaq.Hərəkət istiqaməti Fleminqin sol əl qaydasına uyğun olacaq, yəni;hərəkət istiqaməti cərəyanın istiqamətinə və sahənin / axınının istiqamətinə perpendikulyar olacaq.
Şəkil 2
Xətti induksiya mühərrikləri çox aşağı qiymət üstünlüyü təklif edir, çünki ikincil heç bir daimi maqnitdən istifadə etmir.NdFeB və SmCo daimi maqnitləri çox bahalıdır.Xətti induksiya mühərrikləri ikincil olaraq çox geniş yayılmış materiallardan (polad, alüminium, mis) istifadə edir və bu tədarük riskini aradan qaldırır.
Bununla belə, xətti asinxron mühərriklərdən istifadənin mənfi tərəfi belə mühərriklər üçün sürücülərin mövcudluğudur.Daimi maqnitli xətti mühərriklər üçün sürücüləri tapmaq çox asan olsa da, xətti induksiya mühərrikləri üçün sürücü tapmaq çox çətindir.
Şəkil 3
Daimi Maqnitli Xətti Sinxron Mühərriklər
Daimi maqnitli xətti sinxron mühərriklər (PMLSM) xətti asinxron mühərrikləri ilə (yəni, elektrik polad laminasiyaları yığınına quraşdırılmış və üç fazalı gərginliklə idarə olunan rulonlar dəsti) mahiyyətcə eyni birinciliyə malikdir.İkinci dərəcəli fərqlənir.
Bir polad lövhəyə quraşdırılmış alüminium və ya mis bir boşqab yerinə, ikincil, bir polad lövhəyə quraşdırılmış daimi maqnitlərdən ibarətdir.Hər bir maqnitin maqnitləşmə istiqaməti Şəkil 3-də göstərildiyi kimi əvvəlkinə nisbətən dəyişəcək.
Daimi maqnitlərdən istifadənin açıq üstünlüyü ikincildə daimi bir sahə yaratmaqdır.Gördük ki, ilkin sahə ilə ikincili sahənin qarşılıqlı təsiri nəticəsində asinxron mühərrikdə qüvvə yaranır ki, bu da yalnız mühərrikin hava boşluğu vasitəsilə ikinci dərəcəli burulğan cərəyanları sahəsi yaradıldıqdan sonra mövcuddur.Bu, "sürüşmə" adlanan gecikmə ilə nəticələnəcək və ikincinin hərəkəti birinciyə verilən ilkin gərginliklə uyğun gəlməyəcək.
Bu səbəbdən induksiya xətti mühərrikləri "asinxron" adlanır.Daimi maqnitli xətti mühərrikdə ikincil hərəkət həmişə birincil gərginliklə sinxronlaşdırılacaq, çünki ikincil sahə həmişə mövcuddur və heç bir gecikmə olmadan.Bu səbəbdən daimi xətti mühərriklər "sinxron" adlanır.
PMLSM-də müxtəlif növ daimi maqnitlər istifadə edilə bilər.Son 120 ildə hər bir materialın nisbəti dəyişdi.Bu gündən etibarən, PMLSM-lər ya NdFeB maqnitlərindən, ya da SmCo maqnitlərindən istifadə edir, lakin böyük əksəriyyəti NdFeB maqnitlərindən istifadə edir.Şəkil 4 Daimi maqnitin inkişaf tarixini göstərir.
Şəkil 4
Maqnit gücü onun enerji məhsulu ilə xarakterizə olunur Megagauss-Oersteds, (MGOe).Səksəninci illərin ortalarına qədər yalnız Steel, Ferrite və Alnico mövcud idi və çox aşağı enerji məhsulları təqdim edirdi.SmCo maqnitləri 1960-cı illərin əvvəllərində Karl Strnat və Alden Reyin işi əsasında hazırlanmış və daha sonra altmışıncı illərin sonlarında kommersiyalaşdırılmışdır.
Şəkil 5
SmCo maqnitlərinin enerji məhsulu əvvəlcə Alnico maqnitlərinin enerji məhsulundan iki dəfə çox idi.1984-cü ildə General Motors və Sumitomo müstəqil olaraq neodinium, dəmir və bordan ibarət olan NdFeB maqnitlərini inkişaf etdirdilər.SmCo və NdFeB maqnitlərinin müqayisəsi Şəkil 5-də göstərilmişdir.
NdFeB maqnitləri SmCo maqnitlərindən qat-qat yüksək güc inkişaf etdirir, lakin yüksək temperaturlara daha həssasdır.SmCo maqnitləri korroziyaya və aşağı temperaturlara daha davamlıdır, lakin daha bahalıdır.İşləmə temperaturu maqnitin maksimum temperaturuna çatdıqda maqnit demaqnitləşməyə başlayır və bu demaqnitləşmə geri dönməzdir.Maqnitləşməni itirən maqnit mühərrikin gücünü itirməsinə və texniki şərtlərə cavab verə bilməyəcəyinə səbəb olacaq.Əgər maqnit maksimum temperaturun altında 100% işləyirsə, onun gücü demək olar ki, qeyri-müəyyən müddətə qorunacaqdır.
SmCo maqnitlərinin daha yüksək qiymətinə görə, NdFeB maqnitləri əksər mühərriklər üçün düzgün seçimdir, xüsusən də mövcud olan daha yüksək güc nəzərə alınmaqla.Bununla belə, işləmə temperaturunun çox yüksək ola biləcəyi bəzi tətbiqlər üçün maksimum işləmə temperaturundan uzaq durmaq üçün SmCo maqnitlərindən istifadə edilməsinə üstünlük verilir.
Xətti mühərriklərin dizaynı
Xətti mühərrik ümumiyyətlə Sonlu Elementlərin Elektromaqnit Simulyasiyası vasitəsilə dizayn edilir.Laminasiya yığınını, rulonları, maqnitləri və maqnitləri dəstəkləyən polad lövhəni təmsil etmək üçün 3D model yaradılacaq.Hava həm motorun ətrafında, həm də hava boşluğunda modelləşdiriləcək.Sonra bütün komponentlər üçün material xüsusiyyətləri daxil ediləcək: maqnitlər, elektrik polad, polad, rulonlar və hava.Daha sonra H və ya P elementlərindən istifadə edərək mesh yaradılacaq və model həll olunacaq.Sonra cərəyan modeldəki hər bir bobinə tətbiq olunur.
Şəkil 6, tesladakı axının göstərildiyi simulyasiyanın çıxışını göstərir.Simulyasiya üçün maraq doğuran əsas çıxış dəyəri, əlbəttə ki, Motor gücüdür və mövcud olacaq.Bobinlərin son döngələri heç bir qüvvə yaratmadığından, laminasiyalar, maqnitlər və maqnitləri dəstəkləyən polad lövhə də daxil olmaqla mühərrikin 2D modelindən (DXF və ya digər format) istifadə etməklə 2D simulyasiyasını həyata keçirmək də mümkündür.Belə bir 2D simulyasiyanın çıxışı 3D simulyasiyasına çox yaxın və motor gücünü qiymətləndirmək üçün kifayət qədər dəqiq olacaq.
Şəkil 6
Xətti induksiya mühərriki ya 3D və ya 2D model vasitəsilə eyni şəkildə modelləşdiriləcək, lakin həlli PMLSM ilə müqayisədə daha mürəkkəb olacaq.Bunun səbəbi, PMLSM sekonderinin maqnit axınının maqnit xüsusiyyətlərinə daxil olduqdan sonra dərhal modelləşdirilməsidir, buna görə də motor gücü də daxil olmaqla bütün çıxış dəyərlərini əldə etmək üçün yalnız bir həll tələb olunacaq.
Bununla belə, induksiya mühərrikinin ikincil axını müvəqqəti təhlil tələb edəcək (müəyyən vaxt intervalında bir neçə həll deməkdir) belə ki, LIM ikincilinin maqnit axını qurulsun və yalnız bundan sonra qüvvə əldə olunsun.Elektromaqnit Sonlu Elementlərin Simulyasiyası üçün istifadə olunan proqram təminatı keçici analizi həyata keçirmək qabiliyyətinə malik olmalıdır.
Xətti motor mərhələsi
Şəkil 7
Hiwin Corporation komponentlər səviyyəsində xətti mühərriklər təmin edir.Bu halda, yalnız xətti mühərrik və ikinci modullar çatdırılacaq.PMLSM mühərriki üçün ikinci modullar müxtəlif uzunluqlu polad plitələrdən ibarət olacaq və onların üzərində daimi maqnitlər yığılacaq.Hiwin Corporation həmçinin Şəkil 7-də göstərildiyi kimi tam mərhələləri təmin edir.
Belə bir mərhələyə çərçivə, xətti podşipniklər, motorun birincil hissəsi, ikincil maqnitlər, müştərinin yükünü bağlaması üçün vaqon, kodlayıcı və kabel yolu daxildir.Xətti motor mərhələsi təhvil verildikdən sonra işə başlamağa və həyatı asanlaşdırmağa hazır olacaq, çünki müştərinin mütəxəssis biliyi tələb edən səhnəni dizayn və istehsal etməsinə ehtiyac qalmayacaq.
Xətti motor mərhələsinin xidmət müddəti
Xətti mühərrik mərhələsinin xidmət müddəti kəmər, top vinti və ya dayaq və dişli ilə idarə olunan mərhələdən xeyli uzundur.Dolayı yolla idarə olunan mərhələlərin mexaniki komponentləri adətən davamlı olaraq məruz qaldıqları sürtünmə və aşınma səbəbindən uğursuz olan ilk komponentlərdir.Xətti mühərrik mərhələsi, ötürücü mühit hava olduğu üçün mexaniki təması və ya aşınması olmayan birbaşa sürücüdür.Buna görə də, xətti motor mərhələsində uğursuz ola biləcək yeganə komponentlər xətti rulmanlar və ya motorun özüdür.
Xətti rulmanlar adətən çox uzun xidmət müddətinə malikdir, çünki radial yük çox azdır.Motorun xidmət müddəti orta işləmə temperaturundan asılı olacaq.Şəkil 8 temperaturdan asılı olaraq mühərrik izolyasiyasının ömrünü göstərir.Qayda budur ki, işləmə temperaturu nominal temperaturdan yuxarı olan hər 10 dərəcə Selsi üçün xidmət müddəti iki dəfə azalacaq.Məsələn, F sinif mühərriki 120°C orta temperaturda 325.000 saat işləyəcək.
Buna görə də, mühərrikin konservativ şəkildə seçildiyi təqdirdə xətti motor pilləsinin xidmət müddətinin 50+ il olacağı, kəmər, top vinti və ya dayaq və pinyonla idarə olunan pillələrlə heç vaxt əldə edilə bilməyəcəyi bir xidmət müddətinin olacağı nəzərdə tutulur.
Şəkil 8
Xətti mühərriklər üçün tətbiqlər
Xətti asinxron mühərrikləri (LİM) əsasən uzun səyahət uzunluğu olan və çox yüksək sürətlə birlikdə çox yüksək qüvvə tələb olunan tətbiqlərdə istifadə olunur.Xətti induksiya mühərrikinin seçilməsinin səbəbi, ikincil mühərrikin dəyərinin PMLSM istifadə etdikdən xeyli aşağı olacağı və çox yüksək sürətlə Xətti İnduksiya mühərrikinin səmərəliliyinin çox yüksək olacağı, buna görə də az enerji itiriləcəyidir.
Məsələn, təyyarə daşıyıcılarında təyyarələri işə salmaq üçün istifadə edilən EMALS (Elektromaqnit Başlatma Sistemləri) xətti induksiya mühərriklərindən istifadə edir.İlk belə xətti mühərrik sistemi USS Gerald R. Ford təyyarədaşıyan gəmisində quraşdırılmışdır.Mühərrik 91 metrlik yolda 45.000 kq-lıq təyyarəni 240 km/saat sürətlə sürətləndirə bilir.
Başqa bir nümunə əyləncə parkı gəzintiləri.Bu sistemlərin bəzilərində quraşdırılmış xətti induksiya mühərrikləri 3 saniyəyə 0-dan 100 km/saata qədər çox yüksək faydalı yükləri sürətləndirə bilir.Xətti induksiya mühərrik mərhələləri RTU-larda (Robot Nəqliyyat Vahidləri) də istifadə edilə bilər.Əksər RTU-lar dayaq və dişli ötürücülərdən istifadə edir, lakin xətti induksiya mühərriki daha yüksək performans, aşağı qiymət və daha uzun xidmət müddəti təklif edə bilər.
Daimi Maqnitli Sinxron Mühərriklər
PMLSM-lər adətən daha kiçik vuruşlar, daha aşağı sürətlər, lakin yüksəkdən çox yüksək dəqiqliyə və intensiv iş dövrlərinə malik tətbiqlərdə istifadə olunacaq.Bu tətbiqlərin əksəriyyəti AOI (Avtomatlaşdırılmış Optik Təftiş), yarımkeçiricilər və lazer maşınları sənayesində tapılır.
Xətti mühərriklə idarə olunan mərhələlərin (birbaşa sürücü) seçilməsi uzunmüddətli dizaynlar üçün dolayı ötürücülərə (xətti hərəkətin fırlanma hərəkətini çevirməklə əldə edildiyi mərhələlər) əhəmiyyətli performans üstünlükləri təklif edir və bir çox sənaye üçün uyğundur.
Göndərmə vaxtı: 06 fevral 2023-cü il