リニアモーター搭載電動アクチュエーター

電気モーターの大部分は回転式です。同時に、生産機械の多くの作業本体は、その作業技術に応じて、並進運動（コンベヤ、コンベアなど）または往復運動（金属切断機、マニピュレーター、ピストン、その他の機械に供給する機構）を実行する必要があります。 ）。

回転運動から並進運動への変換は、ねじナット、球面ねじ歯車、歯車ラック、クランク機構などの特別な運動学的接続によって実行されます。

作業機械の製作者が、前進および往復運動を行う作業本体を駆動するために、ローターが直線的に動くエンジンを使用したいと考えるのは自然なことです。

現在、電気ドライブは線形非同期、バルブ、および ステッピングモーター…原理的には、円筒形の固定子を平面内で直線的に動かすことにより、回転モーターからあらゆるタイプのリニアモーターを形成できます。

リニア誘導電動機の構造は、誘導電動機の固定子を平面にすると理解できます。この場合、ステーターの磁化力のベクトルはステーターのスパンに沿って直線的に移動します。この場合、（従来のモーターのように）回転するのではなく、固定子の移動する電磁場が形成されます。

二次要素として、固定子に沿って小さな空隙を持って配置された強磁性ストリップを使用できます。このストリップはセルローターとして機能します。二次要素は移動する固定子磁界によって運ばれ、固定子磁界の速度よりも線形絶対滑り量だけ遅い速度で直線的に移動します。

進行する電磁場の線速度は次のようになります。

ここで、τ、m — 極ピッチ — リニア非同期モーターの隣接する極間の距離。

二次要素速度

ここで、sL — 相対線形滑り。

モーターに標準周波数の電圧が供給されると、その結果生じる磁界速度が十分に高くなります (3 m/s 以上) ため、これらのモーターを産業用機構の駆動に使用することが困難になります。このようなエンジンは高速輸送機構に使用されます。リニア誘導モーターのより低い動作速度と速度制御を実現するために、その巻線には周波数コンバーターによって電力が供給されます。

米。 1. リニア一軸モーターの設計。

リニア誘導モーターの設計には、いくつかのオプションが使用されます。そのうちの 1 つを図に示します。 1.ここで、二次要素 (2)、つまり作業体に接続されたテープは、固定子 3 によって生成される進行電磁場の作用を受けてガイド 1 に沿って移動します。ただし、この設計は作業機械との組み立てに便利です。はステータ界磁の重大な漏れ電流に関連しており、その結果としてモータの cosφ が低くなります。

イチジク。 2. 円筒リニアモーター

ステータと二次要素間の電磁接続を強化するには、二次要素を 2 つのステータ間のスロットに配置するか、モータをシリンダとして設計します (図 2 を参照)。この場合、モータのステータはチューブです。 (1)、その中には固定子巻線である円筒形の巻線 (2) があります。強磁性ワッシャー３は、磁気回路の一部であるコイルの間に配置される。二次要素は管状ロッドであり、これも強磁性材料で作られています。

リニア誘導モーターは、ステーターが移動する一方で二次側が静止する逆設計にすることもできます。これらのエンジンは一般に車両に使用されます。この場合、レールまたは特殊なテープが二次要素として使用され、固定子は可動キャリッジ上に配置されます。

リニア非同期モーターの欠点は、効率が低いことと、主に二次要素 (スリップ損失) でのそれに伴うエネルギー損失です。

最近では、非同期に加えて、使用され始めています。 同期（バルブ）エンジン… このタイプのリニア モーターの設計は、図 1 に示したものと似ています。 1. モーターの固定子を平面にし、二次側に永久磁石を配置します。ステータが可動部分であり、永久磁石の二次要素が固定されている場合には、逆の設計の変形も可能である。固定子巻線は、磁石の相対位置に応じて切り替えられます。この目的のために、位置センサー (図 1 の 4 -) が設計に設けられています。

リニアステッピングモーターは位置駆動にも効果的に使用されます。ステッピング モーターの固定子が平面内に配置され、二次要素がプレートの形で作成され、その上にチャネルをフライス加工することによって歯が形成されている場合、固定子巻線を適切に切り替えると、二次要素は次のように動作します。個別の動きであり、そのステップは非常に小さく、数ミリ単位にまで小さくすることができます。反転設計は、二次側が固定されている場合によく使用されます。

リニアステッピングモーターの速度は、歯の間隔τ、相数 m、およびスイッチング周波数の値によって決まります。

歯車の分割数や周波数の増加は技術的要因によって制限されないため、高速移動を実現することは困難ではありません。固定子と二次側の間のギャップに対するピッチの比は少なくとも 10 でなければならないため、τ の最小値には制限が存在します。

ディスクリートドライブを使用すると、1次元の直線運動を実行する機構の設計が簡素化されるだけでなく、単一のドライブを使用して2軸または多軸の運動を得ることが可能になります。2 つの巻線システムが可動部の固定子上に直交して配置され、二次要素に直交する 2 方向に溝が形成されている場合、可動要素は 2 つの座標で離散的な動きを実行します。平面内での動きを提供します。

この場合、可動要素のサポートを作成するという問題が発生します。これを解決するには、可動要素の下の空間に供給される空気の圧力であるエアクッションを使用できます。リニア ステッピング モーターは、推力が比較的低く、効率も低くなります。主な応用分野は、光マニピュレータ、光組立機、測定機、レーザー切断機、その他の装置です。