Купить линейные двигатели

Линейный двигатель является одной из разновидностей электрического двигателя, где подвижная часть линейно перемещается относительно стационарной. На неподвижную часть (первичный элемент) подается электрический ток, создающий магнитное поле. Под действием этого поля в подвижной части (вторичном элементе) возникают вихревые токи, которые, в свою очередь, создают еще одно магнитное поле. При взаимодействии этих магнитных полей возникает сила, направленная вдоль оси линейного двигателя и приводящая его в движение.

Особенностью линейного двигателя является магнитная левитация, то есть создание в вертикальном направлении статической подъемной силы, которая удерживает подвижную часть на небольшом расстоянии от основания. При этом возникает зазор, а движение происходит без непосредственного контакта и, следовательно, без трения.

Части линейного двигателя могут иметь как плоскую, так и цилиндрическую форму. При использовании в промышленном оборудовании параллельно с линейным двигателем часто устанавливаются направляющие качения, это почти не снижает эффективность, но значительно повышает точность и грузоподъемность. Системы линейного перемещения с линейными двигателями зачастую требуют специальных тормозов или стопоров, которые удерживают, сохраняют позицию инструмента или образца при отключении тока.

Есть два основных типа линейных двигателей: с быстрым ускорением и с медленным. Хотя, сравнивая с характеристиками других типов линейных приводов, правильнее было бы сказать «сверхбыстрым» и «быстрым». Линейные двигатели первого типа используются, например, для разгона снарядов в так называемых рельсотронах. Второй тип, о котором как раз и идет речь в данной статье, применяется в поездах на магнитной подушке и системах линейного перемещения.

Осевое усилие промышленных линейных двигателей составляет от нескольких Н до десятков кН. Диапазон скоростей также очень широк – от 10 мкм/с до 15 м/с. Скорость полезного перемещения линейных двигателей может превышать 200 м/мин. Типичные длины хода – десятки-сотни мм, однако ход может достигать 30 м, причем не в транспортной системе, а в обрабатывающем станке. Крайне малое трение и прямое преобразование энергии обеспечивают линейному двигателю КПД свыше 90%.

Линейные двигатели широко используются в прецизионном автоматизированном оборудовании. Это обрабатывающие центры, металлорежущие станки с ЧПУ, например, токарные, сверлильные и фрезерные, лазерные станки для прецизионной резки различных материалов (металла, полимеров, тканей и т.д.). Кроме того, линейные двигатели применяются в многокоординатных системах и роботах, на сборочных производствах, при производстве полупроводников.

Основные преимущества линейных двигателей обуславливаются их конструкцией и принципом действия – в них силовое электромагнитное поле напрямую преобразуется в механическую энергию, и отсутствуют лишние движущиеся части. При их работе, даже с учетом высокой эффективности, выделяется много тепла, поэтому нередко используется воздушное или жидкостное охлаждение. По сравнению с винтовыми приводами, линейные двигатели более долговечны, со временем не теряют точности, а также не имеют осевого люфта и почти не создают вибраций. Также необходимо учитывать, что точность перемещения и позиционирования линейных двигателей определяется в первую очередь возможностями системы управления.

Линейные двигатели можно отнести к категории специальных актуаторов, так как они являются специфическими устройствами и довольно дороги. В зависимости от условий применения и предъявляемых требований мы можем предложить вам различные линейные двигатели или другие линейные приводы. Наши технические специалисты проанализируют ситуацию и выберут наиболее подходящее в данном случае устройство.

Линейный двигатель

Лине́йный дви́гатель — электродвигатель, у которого один из элементов магнитной системы разомкнут и имеет развёрнутую обмотку, создающую магнитное поле, а другой взаимодействует с ним и выполнен в виде направляющей, обеспечивающей линейное перемещение подвижной части двигателя. Сейчас разработано множество разновидностей (типов) линейных электродвигателей, например, линейные асинхронные электродвигатели (ЛАД), линейные синхронные электродвигатели, линейные электромагнитные двигатели, линейные магнитоэлектрические двигатели, линейные магнитострикционные двигатели, линейные пьезоэлектрические (электрострикционные) двигатели и др. Многие типы линейных двигателей, такие как асинхронные, синхронные или постоянного тока, повторяют по принципу своего действия соответствующие двигатели вращательного движения, в то время как другие типы линейных двигателей (магнитострикционные, пьезоэлектрические и др.) не имеют практического исполнения как двигатели вращательного движения. Неподвижную часть линейного электродвигателя, получающую электроэнергию из сети, называют статором, или первичным элементом, а часть двигателя, получающая энергию от статора, называют вторичным элементом или якорем (название «ротор» к деталям линейного двигателя не применяется, т.к. слово «ротор» буквально означает «вращающийся», а в линейном двигателе вращения нет). Наибольшее распространение в транспорте и для больших линейных перемещений получили асинхронные и синхронные линейные двигатели, но применяются также линейные двигатели постоянного тока и линейные электромагнитные двигатели. Последние чаще всего используются для получения небольших перемещений рабочих органов и обеспечения при этом высокой точности и значительных тяговых усилий.

Содержание

Асинхронный линейный двигатель

Представление об устройстве линейного асинхронного двигателя можно получить, если мысленно разрезать статор и ротор с обмотками обычного асинхронного двигателя вдоль оси по образующей и развернуть в плоскость. Образовавшаяся плоская конструкция представляет собой принципиальную схему линейного двигателя. Если теперь обмотки статора такого двигателя подключить к сети трехфазного переменного тока, то образуется магнитное поле, ось которого будет перемещаться вдоль воздушного зазора со скоростью V, пропорциональной частоте питающего напряжения f и длине полюсного деления t: V = 2tf. Это перемещающееся вдоль зазора магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС, под действием которой по обмотке начнут протекать токи. Взаимодействие токов с магнитным полем приведет к появлению силы, действующей, по правилу Ленца, в направлении перемещения магнитного поля. Ротор — в дальнейшем будем называть его уже вторичным элементом — под действием этой силы начнет двигаться. Как и в обычном асинхронном двигателе, перемещение элемента происходит с некоторым скольжением относительно поля S = (V — v)/V, где v — скорость движения элемента. Номинальное скольжение линейного двигателя равно 2-6%. [1] Вторичный элемент линейного двигателя не всегда снабжается обмоткой. Одно из достоинств линейного асинхронного двигателя заключается в том, что в качестве вторичного элемента может использоваться обычный металлический лист. Вторичный элемент при этом может располагаться также между двумя статорами, или между статором и ферромагнитным сердечником. Вторичный элемент выполняется из меди, алюминия или стали, причем использование немагнитного вторичного элемента предполагает применение конструктивных схем с замыканием магнитного потока через ферромагнитные элементы. Принцип действия линейных двигателей со вторичным элементом в виде полосы повторяет работу обычного асинхронного двигателя с массивным ферромагнитным или полым немагнитным ротором. Обмотки статора линейных двигателей имеют те же схемы соединения, что и обычные асинхронные двигатели, и подключаются обычно к сети трехфазного переменного тока. Линейные двигатели очень часто работают в так называемом обращенном режиме движения, когда вторичный элемент неподвижен, а передвигается статор. Такой линейный двигатель, получивший название двигателя с подвижным статором, находит, в частности, широкое применение на электрическом транспорте. Например, статор неподвижно закреплен под полом вагона, а вторичный элемент представляет собой металлическую полосу между рельс, а иногда вторичным элементом служат сами рельсы. Одной из разновидностей линейных асинхронных двигателей являются трубчатый (коаксиальный) двигатель. Статор такого двигателя имеет вид трубы, внутри которой располагаются перемежающиеся между собой плоские дисковые катушки (обмотки статора) и металлические шайбы, являющиеся частью магнитопровода. Катушки двигателя соединяются группами и образуют обмотки отдельных фаз двигателя. Внутри статора помещается вторичный элемент также трубчатой формы, выполненный из ферромагнитного материала. При подключении к сети обмоток статора вдоль его внутренней поверхности образуется бегущее магнитное поле, которое индуцирует в теле вторичного элемента токи, направленные по его окружности. Взаимодействие этих токов с магнитным полем двигателя создает на вторичном элементе силу, действующую вдоль трубы, которая и вызывает (при закрепленном статоре) движение вторичного элемента в этом направлении. Трубчатая конструкция линейных двигателей характеризуется аксиальным направлением магнитного потока во вторичном элементе в отличие от плоского линейного двигателя, в котором магнитный поток имеет радиальное направление.

Читать еще: Что такое тип блокировки двигателя

Синхронный линейный двигатель

Основной областью применения синхронных двигателей, где их преимущества проявляются особенно сильно, является высокоскоростной электрический транспорт. Дело в том, что по условиям нормальной эксплуатации такого транспорта необходимо иметь сравнительно большой воздушный зазор между подвижной частью и вторичным элементом. Асинхронный линейный двигатель имеет при этом очень низкий коэффициент мощности (cosφ), и его применение оказывается экономически невыгодным. Синхронный линейный двигатель, напротив, допускает наличие относительно большого воздушного зазора между статором и вторичным элементом и работает при этом с cosφ, близким к единице, и высоким КПД, достигающем 96%. Применение синхронных линейных двигателей в высокоскоростном транспорте сочетается, как правило, с магнитной подвеской вагонов и применением сверхпроводящих магнитов и обмоток возбуждения, что позволяет повысить комфортабельность движения и экономические показатели работы подвижного состава.

Применение линейных двигателей

Широкое применение линейные двигатели нашли в электрическом транспорте, чему способствовал целый ряд преимуществ этих двигателей: прямолинейность движения вторичного элемента (или статора), что естественно сочетается с характером движения различных транспортных средств, простота конструкции, отсутствие трущихся частей (энергия магнитного поля непосредственно преобразуется в механическую), что позволяет добиться высокой надежности и КПД. Еще одно преимущество связано с независимостью силы тяги от силы сцепления колес с рельсовым путем, что недостижимо для обычных систем электрической тяги. При использовании линейных двигателей исключается буксование колес электрического транспорта (именно этой причиной был обусловлен выбор линейного двигателя для ММТС), а ускорения и скорости движения средств транспорта могут быть сколь угодно высокими и ограничиваться только комфортабельностью движения, допустимой скоростью качения колес по рельсовому пути и дороге, и динамической устойчивостью ходовой части транспорта и пути.

Линейные асинхронные двигатели применяются для привода механизмов транспортировки грузов различных изделий. Такой конвейер имеет металлическую ленту, которая проходит внутри статоров линейного двигателя, являясь вторичным элементом. Применение линейного двигателя в этом случае позволяет снизить предварительное натяжение ленты и устранить ее проскальзывание, повысить скорость и надежность работы конвейера.

Линейный двигатель может применяться для машин ударного действия, например сваезабивных молотов, применяемых при дорожных работах и строительстве. Статор линейного двигателя располагается на стреле молота и может перемещаться по направляющим стрелы в вертикальном направлении с помощью лебедки. Ударная часть молота является одновременно вторичным элементом двигателя. Для подъема ударной части молота двигатель включается таким образом, чтобы бегущее поле было направлено вверх. При подходе ударной части к крайнему верхнему положению двигатель отключается и ударная часть опускается вниз на сваю под действием силы тяжести. В некоторых случаях двигатель не отключается, а реверсируется, что позволяет увеличить энергию удара. По мере заглубления сваи статор двигателя перемещается вниз с помощью лебедки. Электрический молот прост в изготовлении, не требует повышенной точности изготовления деталей, нечувствителен к изменению температуры и может вступать в работу практически мгновенно.

Разновидностью линейного двигателя можно считать магнитогидродинамический насос. Такие насосы применяются для перекачки электропроводящих жидкостей и в том числе жидких металлов, и широко применяются в металлургии для транспортировки, дозировки и перемешивания жидкого металла, а также на атомных электростанциях для перекачки жидкометаллического теплоносителя. Магнитогидродинамические насосы могут быть постоянного или переменного тока. Для насоса постоянного тока первичным элементом — статором двигателя постоянного тока — является С-образный электромагнит. В воздушный зазор электромагнита помещается трубопровод с жидким металлом. С помощью электродов, приваренных к стенкам трубопровода, через жидкий металл пропускается постоянный ток от внешнего источника. Часто обмотка возбуждения включается последовательно в цепь электродов. При возбуждении электромагнита на металл в зоне прохождения постоянного тока начинает действовать электромагнитная сила аналогично тому, как она действовала на проводник с током, помещенным в магнитное поле. Под действием этой силы металл начнет перемещаться по трубопроводу. Преимуществами МГД-насосов являются отсутствие движущихся механических частей и возможность герметизации канала транспортировки металла. [2]

Читать еще: Что такое бюджетный двигатель

Линейные двигатели высокого и низкого ускорения

Все линейные двигатели их можно разделить на две категории:

двигатели низкого ускорения
двигатели высокого ускорения

Двигатели низкого ускорения используются в общественном транспорте (маглев, монорельс, метрополитен) как тяговые, а также в станках (лазерных, водорезных, сверлильно-фрезерных) и другом технологическом оборудовании в промышленности. Двигатели высокого ускорения весьма небольшие по длине, и обычно применяются, чтобы разогнать объект до высокой скорости, а затем выпустить его (см. пушка Гаусса). Они часто используются для исследований гиперскоростных столкновений, а также в специальных устройствах, таких, как оружие [источник не указан 308 дней] или пусковые установки космических кораблей [каких?] .

Линейные двигатели широко используются также в приводах подачи металлорежущих станков и в робототехнике. Для повышения точности позиционирования часто используются линейные датчики положения.

Линейные двигатели

Линейные электродвигатели выполнены в виде традиционных двух элементов – статора и «ротора», а точнее, якоря (название «ротор» не применяется, так как нет вращения). Коренное отличие состоит в том, что магнитопровод (статор) разомкнут, имеет произвольную длину и развернутую обмотку, которая создает бегущее магнитное поле, а якорь выполнен в виде направляющей, обеспечивающей линейное движение подвижной части устройства. В компании АНТИБ можно купить новейшие линейные системы HIWIN для промышленных и других объектов в Москве и по всему миру.

Применение

Транспорт. Линейные двигатели нашли широкое применение в сфере пассажирского электротранспорта, чему способствовал целый перечень преимуществ этих двигателей: неограниченная скорость и прямолинейность движения, простота конструкции, отсутствие трения и др.

Конвейеры. Данные устройства входят в состав привода механизмов для транспортировки различных изделий, т.е. на автоматических конвейерных лентах. В данном случае на ленте закрепляется дополнительная проводящая полоса, играющая роль вторичного элемента двигателя. Такие моторы снимают двигательную функцию с валиков, которые остаются только опорами, и ограничение по натяжению и длине ленты.

Строительство. Также линейные двигатели применяются в машинах ударного действия, например, сваезабивных молотах при дорожных работах и строительстве.

Промышленность. Линейные двигатели устанавливаются на металлорежущих станках, на сборочном и другое промышленном оборудовании. Это фрезерно-сверлильные станки, установки лазерной резки, раскройные столы, прецизионные позиционеры и др. По принципу действия линейного двигателя разработан и магнитогидродинамический насос, используемый в металлургии для перемещения, дозировки и перемешивания жидкого металла.

На сегодняшний день создано и внедрено в производство множество типов линейных электродвигателей, например:

асинхронные и синхронные,

постоянного и переменного тока,

электромагнитные и магнитоэлектрические,

высокого и низкого ускорения,

магнитострикционные и пьезоэлектрические и др.

Преимущества и недостатки

В качестве достоинств современных линейных двигателей можно назвать:

возможность сверхмалых подач (в микронах);

Читать еще: Давление топлива при заглушенном двигателе

высокую скорость (более 3 м/с);

высокое ускорение (80 м/с2);

бесшумность работы даже при максимальной скорости;

возможность малых рабочих ходов;

отсутствие мертвого хода;

отсутствие упругих деформаций;

продолжительный срок службы за счет отсутствия сил трения;

В качестве недостатков стоит назвать низкие энергетические показатели, сложность и высокую цену изготовления. Также относительным минусом является необходимость в использовании системы охлаждения. Однако при стремительно идущей оптимизации существующих линейных двигателей они вскоре вытеснят традиционные моторы, прежде всего, в сфере высокоскоростного левитирующего транспорта.

Линейные двигатели, линейное движение

В высокодинамичных автоматизированных системах наши линейные серводвигатели SL2 или электроцилиндры CMS.. обеспечивают необходимое линейное движение. При этом серия SL2 обходится без механических передающих элементов и быстроизнашивающихся деталей. Благодаря роторам на постоянных магнитах нарастание усилия у наших электроцилиндров в пять раз быстрее, чем у обычных пневмоцилиндров, а благодаря патентованной системе смазки погружением они не требуют технического обслуживания. Убедитесь сами!

Что такое линейные двигатели?
Как работает линейный двигатель?
Наше предложение: Линейные серводвигатели от SEW-EURODRIVE
Что такое линейные цилиндры?
Наше предложение: Электроцилиндры от SEW-EURODRIVE

Что такое линейные двигатели?

Линейный двигатель является вариантом привода, который отличается от ротационного двигателя: В отличие от ротационной машины линейный двигатель не создает вращательного движения у приводимого объекта, а перемещает его прямолинейно или вдоль криволинейной траектории. Линейный двигатель применяется в тех случаях, когда динамики, развиваемой ротационным серводвигателем, недостаточно и когда вместо этого нужно реализовать прямое поступательное движение (линейное движение). Так бывает, например, когда требуется непосредственный привод (линейные двигатели) или при точных процессах перемещения (линейные цилиндры).

Как работает линейный двигатель?

Принцип действия линейных двигателей выводится из принципа действия ротационных двигателей. В отличие от ротационных приводов у линейного двигателя часто перемещается активная часть, через которую идет ток, тогда как электрически пассивная часть неподвижна. При этом „электрически пассивная“ означает, что магнитное поле, как правило, создается постоянными магнитами, которые можно составлять в ряд произвольным образом. Реактивные силы должны поглощаться станиной машины или установкой.

В то время как ротационным двигателям нужны передающие элементы (ремни, цепи и т. п.), чтобы из вращательного движения опосредованно получить поступательное, линейные приводы позволяют реализовать движение и тяговые усилия непосредственно. Поэтому линейные двигатели еще называют прямыми (непосредственными) приводами.

Линейные двигатели могут развивать очень большие ускорения (до 6 g) и скорости перемещения до 13 м/с (48 км/ч). Поэтому они особенно хорошо подходят для применения в станках, системах позиционирования, манипуляторах и обрабатывающих центрах.

Линейные серводвигатели от SEW-EURODRIVE

С почти не подверженными износу и не требующими технического обслуживания синхронными линейными серводвигателями SL2 SEW-EURODRIVE предлагает высокоэффективные решения для привода. Прямые приводы с конвекционным или принудительным охлаждением особенно подходят для задач манипулирования, систем перекладки и операций обработки в движении. У нас можно приобрести первоклассные линейные двигатели, которые идеально подойдут для решения ваших задач.

Что такое линейные цилиндры?

Линейные цилиндры или электроцилиндры – это электрические перемещающие агрегаты, способные прямолинейно выдвигать и обратно задвигать шток. К тому же электроцилиндры являются мощной альтернативой пневмо- и гидроцилиндрам.

В электроцилиндрах в качестве привода используется электродвигатель. Как правило, это серводвигатель. В некоторых случаях двигатель соединен с редуктором; но чаще всего двигатель создает движение напрямую с помощью ходового винта. За счет вращения налево/направо ходовой винт может задвигаться и выдвигаться. Ограничение перемещения обеспечивается самим приводимым механизмом, а иногда и с помощью конечного выключателя. Электроцилиндры можно использовать для создания тяговых или сжимающих усилий.

В сравнении с гидро- или пневмоцилиндрами монтаж электроцилиндров очень прост, поскольку нужно лишь подвести электропитание – дорогостоящих насосов и компрессоров нет. К тому же электроцилиндры обычно компактнее, чем оба другие варианта, и поэтому их проще интегрировать в систему. Кроме того, при применении электроцилиндров вы выигрываете от преимущества по издержкам, поскольку отсутствует вся система высокого давления (питание, очистка, шланги и т. д.). В то время как гидро- и пневмоцилиндры даже в состоянии покоя нуждаются в давлении для удержания положения, электроцилиндры за счет шага резьбы ходового винта обладают эффектом самоторможения. Это позволяет им оставаться неподвижными в том или ином положении. Компактность достигается следующим образом:

за счет короткого ходового винта в соосной компоновке;
за счет высокой степени интеграции двигателя (и редуктора);
или за счет параллельной компоновки, при которой двигатель установлен над приводимым ходовым винтом (и при необходимости подсоединяется через редуктор).

Электроцилиндры от SEW-EURODRIVE

SEW-EURODRIVE предлагает вам электроцилиндры серии CMS.., смазываемые пластичной смазкой или погружением в масляную ванну. Преимущество патентованной системы смазки погружением состоит в том, что это смазка на весь срок службы. То есть периодическое смазывание ходового винта не требуется.