Электромагнитный привод линейного перемещения
Авторы патента:
Потапов Юрий Васильевич (RU)
H02K33/12 — с якорем, перемещающимся во встречных направлениях под действием поочередно включаемых двух систем катушек
H01F7/16 — якоря с прямолинейным движением (H01F 7/17 имеет преимущество)
Владельцы патента RU 2577513:
Потапов Юрий Васильевич (RU)
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах при изготовлении тепловыделяющего элемента. Технический результат состоит в повышении надежности при упрощении изготовления. Электропривод линейного перемещения выполнен из двух параллельных ветвей магнитной цепи, соединенных по концам через ярма электромагнитов. Магнитная цепь между электромагнитами шунтирована подвижным якорем, которым охвачены параллельные ветви магнитной цепи. На ярмах электромагнитов установлены подпружиненные якоря. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области электромагнитного привода линейного перемещения и может быть использовано, например, для реверсивного передвижения оболочки тепловыделяющего элемента при оснащении ее фольгой или таблетками делящегося материала.
Известен тепловыделяющий элемент ядерного реактора, в котором между оболочкой и таблетками делящегося материала помещена вставка, например, из молибденовой фольги, см. патент РФ №2408941, G21C 3/00, 2010.
Поочередное оснащение фольгой и таблетками делящегося материала тепловыделяющего элемента с применением электромагнитного привода линейного перемещения может существенно упростить процесс его изготовления.
Общеизвестен электромагнитный привод линейного перемещения в виде реверсивного электродвигателя, вал которого связан через шкив с другим шкивом ременной передачей, например транспортером.
Недостатком такого привода линейного перемещения является гибкая лента транспортера, неспособная обеспечить точную ориентацию в случае перемещения длинномерных предметов.
Наиболее близким по отличительным признакам предлагаемому является электрический линейный привод по схеме вал электродвигателя-шестерня-зубчатая рейка, см. В.И.Анурьев. Справочник конструктора машиностроителя. М.: Машиностроение, Т. 2, 1978, с.300, рис.27.
Недостатком такого привода является сложность технического выполнения в случае необходимости реверсивного линейного перемещения, например, корпуса тепловыделяющего элемента.
Задачей изобретения является повышение надежности работы электропривода линейного перемещения при упрощении его технического исполнения.
Поставленная задача решается путем его выполнения в виде замкнутой магнитной цепи, которая содержит две параллельные ветви, которые замкнуты по концам через воздушные зазоры и полюса электромагнитов, а магнитная цепь между полюсами шунтирована подвижным подпружиненным якорем.
Реверсирование линейного перемещения обеспечивается поочередной постановкой под напряжение катушек электромагнитов.
Предлагаемый электропривод линейного перемещения приведен на чертеже, где приняты следующие обозначения: ветви 1 магнитопровода, ярмо 2, якорь 3 электромагнита, катушка 4, пружина 5, якорь 6 линейного привода и противоударные пружины 7.
Магнитная цепь электропривода линейного перемещения состоит из двух параллельных ветвей 1, ярем 2 и якорей 3 электромагнитов с катушками 4 и пружинами 5.
Между ярмами 2 электромагнитов размещен подвижный якорь 6 линейного привода, например, с трубчатой оболочкой тепловыделяющего элемента, по обе стороны которого на параллельных ветвях 1 с расстоянием между ними, меньшим диаметра трубчатой оболочки тепловыделяющего элемента, установлены противоударные пружины 7.
Работа электропривода линейного перемещения происходит следующим образом.
При поданном на одну из катушек 4 электромагнита напряжении в соответствующем ярме 2, якоре 3 электромагнита и ветвях 1 магнитопровода возникает магнитный поток, который замыкается через массу подвижного якоря 6.
Возникающая при этом сила стремится минимизировать длину контура магнитного потока и перемещает подвижный якорь 6 в сторону электромагнита с катушкой 4, находящейся в это время под напряжением.
Пружины 7 выполняют роль амортизаторов и смягчают движение подвижного якоря 6 в крайнем положении, в котором катушку 4 электромагнита обесточивают, а пружина 5 размыкает магнитную цепь.
При поданном напряжении на другую катушку 4 электромагнита подвижный якорь 6 перемещается в обратную сторону.
Длина перемещения подвижного якоря 6 соответствует длине, например, тепловыделяющего элемента, а его диаметр, превышающий расстояние между ветвями 1 магнитопровода, позволяет использовать эти ветви в качестве ложемента.
Такое выполнение электропривода линейного перемещения позволяет повысить надежность его работы и упростить его техническое исполнение.
1. Электромагнитный привод линейного перемещения, содержащий электромагниты и исполнительный механизм, отличающийся тем, что исполнительный механизм в нем выполнен из двух параллельных ветвей магнитной цепи, ветви соединены по концам через ярма электромагнитов, магнитная цепь между электромагнитами шунтирована подвижным якорем, которым охвачены параллельные ветви магнитной цепи, а якоря ярем электромагнитов подпружинены.
2. Электромагнитный привод по п.1, отличающийся тем, что между одним из электромагнитов на подвижном якоре размещена, например, оболочка тепловыделяющего элемента.
3. Электромагнитный привод по п.1, отличающийся тем, что расстояние между параллельными ветвями магнитной цепи меньше диаметра оболочки тепловыделяющего элемента.
4. Электромагнитный привод по п.1, отличающийся тем, что по обе стороны подвижного якоря на параллельных ветвях магнитопровода установлены пружины.
Похожие патенты:
Линейный шаговый двигатель с продольным магнитным полем // 2526053
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для точного перемещения рабочих органов на ограниченное расстояние в управлении транспортными установками, химическими процессами, ядерными реакторами.
Электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения // 2496215
Изобретение относится к электротехнике, к электромагнитным ударным машинам с возвратно-поступательным движением рабочих органов для выполнения различных технологических операций при импульсной обработке материалов.
Синхронный электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения // 2496214
Изобретение относится к электротехнике, к электромагнитным машинам возвратно-поступательного или ударного действия для различных технологических операций, например ударное вибропрессование, клеймение, разрушение строительных материалов при выполнении строительных и монтажных работ.
Синхронный электромагнитный ударный механизм // 2491701
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромагнитным ударным машинам для импульсных устройств с поступательным движением рабочих органов, применяемых в электроинструменте ударного действия, и направлено на повышение энергии единичного удара.
Способ управления двухкатушечным электромагнитным двигателем возвратно-поступательного движения // 2486656
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах ударного действия с линейным электромагнитным двигателем, в котором возвратно-поступательное движение бойка осуществляется за счет катушек рабочего и холостого хода, питающихся от однофазного источника.
Способ управления двухкатушечным электромагнитным двигателем ударного действия // 2472243
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах ударного действия с линейным электромагнитным двигателем, например в приводах электромагнитных прессов и в других импульсных устройствах с поступательным движением рабочего органа.
Линейный электродвигатель // 2394342
Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей конструктивного выполнения электрических машин, в частности линейных шаговых электродвигателей, которые находят широкое применение в дискретном электроприводе.
Линейный двигатель // 2370874
Изобретение относится к электротехнике, в частности к линейным электродвигателям и может быть использовано для привода дозаторов, насосов, клапанов и других механизмов.
Линейный привод с колебательным элементом якоря и пружиной // 2365020
Изобретение относится к электротехнике, к линейным приводам. .
Линейный электродвигатель возвратно-поступательного движения // 2309518
Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к линейным электродвигателям возвратно-поступательного движения. .
Магнитное исполнительное устройство с немагнитной вставкой // 2547458
Изобретение относится к электротехнике, к магнитному исполнительному устройству (100) для автоматического выключателя, в частности для вакуумного автоматического выключателя среднего напряжения.
Магнитное исполнительное устройство с двухэлементными боковыми пластинами для автоматического выключателя // 2547445
Изобретение относится к магнитному исполнительному устройству для автоматического выключателя. Техническим результатом является обеспечение варианта надежного крепления исполнительного устройства.
Соленоид для электромагнитного клапана // 2522988
Изобретение относится к электротехнике, к электромагнитным клапанам. Технический результат состоит в повышении кпд путем уменьшения магнитного сопротивления, создаваемого пространством между подвижным железным сердечником и магнитной пластиной.
Электромагнитный двигатель возвратно-поступательного движения // 2485662
Изобретение относится к электротехнике, электрическим машинам возвратно-поступательного и одновременно встречного движения и электроприводам, работающим на их основе.
Магнитная система привода // 2461904
Изобретение относится к электротехнике, к силовым устройствам, в частности к приводам с постоянными магнитами, и может быть использовано в устройствах с силовой магнитной связью между перемещающимися звеньями, например, в механизмах машин, приборов, в элементах автоматики и т.
д.
Гидравлический клапан с электрическим управлением // 2444666
Изобретение относится к гидравлическим клапанам и предназначено для использования в системах для извлечения жидких углеводородов. .
Электромагнит следящего действия // 2439729
Изобретение относится к электромеханике, к устройствам автоматики, в частности к конструкции электромагнита следящего действия. .
Двухпозиционный электромагнит // 2411600
Изобретение относится к области электротехники, а именно к двухпозиционным электромагнитам, и может быть использовано для приводов коммутационных аппаратов, в частности, в вакуумных выключателях высокого напряжения с магнитной защелкой.
Электромагнитный исполнительный элемент управления, в частности, для выключателя среднего напряжения // 2410783
Изобретение относится к области электротехники, а именно к электромагнитному исполнительному элементу управления, в частности, для выключателя среднего напряжения.
Электромагнитное приводное устройство // 2408943
Изобретение относится к электромагнитному приводному устройству с подвижным вдоль оси якорем, который имеет поршнеобразный участок, который является подвижным в цилиндрическом участке статора.
Топливная форсунка // 2578366
Настоящее изобретение относится к топливной форсунке для систем впрыскивания топлива в двигатели внутреннего сгорания. Такая топливная форсунка имеет электромагнитный приводной элемент с катушкой (1), неподвижным сердечником (2), наружной магнитопроводной деталью (5) и подвижным якорем (17) для приведения в действие запорного элемента (19), взаимодействующего с контактной поверхностью (16) своего седла на седельном элементе (15). Подобная топливная форсунка отличается своими исключительно малыми наружными размерами. Вся подвижная в осевом направлении игла (14), включая якорь (17) и запорный элемент (19), при этом имеет лишь массу m не более 0,8 г. Такая топливная форсунка наиболее пригодна для применения в системах впрыскивания топлива в двигатели внутреннего сгорания со сжатием рабочей смеси и ее принудительным воспламенением. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
15. Электропривод на основе линейного двигателя
Архаичность
большинства приводов давно очевидна и
передовая конструкторская мысль уже
много лет работала над задачей кардинальной
замены типовых приводов в металлообрабатывающем
оборудовании на какие-то другие, более
совершенные.
Как говорят, гениальное —
просто. И таким гениальным решением
было использовать в качестве приводов
подач станков линейные
двигатели.
Электромагнитная система
Линейный двигатель
Принцип
линейного двигателя (ЛД) не нов и, в
общем, известен даже школьнику, поскольку
прототипом ЛД является простейшая
электромагнитная система. Такая система
состоит из металлического сердечника-магнита
и статорной обмотки. При подаче тока
определенной полярности в обмотку
сердечник сместится в ту или иную
сторону, причем практически мгновенно.
Изменение полярности сигнала на обмотку
приведет к обратному ходу сердечника.
Как видим, от источника энергии к РО нет
никаких промежуточных элементов,
передача энергии осуществляется через
воздушный зазор, ничего не надо вращать,
сразу возможно осуществление главной
задачи — продольного движения РО.
Гениальность решения, естественно,
сразу была оценена по достоинству.
На
рассмотренном принципе уже десятилетия
работают все элементы электроавтоматики,
системы электротормозов, системы защиты,
специальное оборудование ударного типа
и т.д. Громадный опыт использования
электромагнитных систем четко выявил
их потрясающие достоинства: удивительная
простота конструкции и применения,
почти мгновенная остановка, мгновенный
реверс, сверх быстрота срабатывания,
большие усилия, простота настройки. Но
не было только одного — возможности
регулировать скорость РО в электромагнитной
системе и обеспечивать тем самым
регулируемое поступательное движение
РО (сердечника). А без этой возможности
применить электромагнитный привод
(несмотря на его гениальность), как
движитель в оборудовании, было невозможно.
Потребовались
многие годы работы ученых и конструкторов
в разных странах, прежде чем был достигнут
успех. Особенно интенсивно велись работы
в Японии, где электромагнитный привод
(уже как линейный привод) был впервые
успешно использован как движитель для
сверхскоростных поездов.
Там же были
попытки создания линейных приводов для
металлообрабатывающих станков, но они
имели существенные недостатки: создавали
сильные магнитные поля, грелись, а
главное не обеспечивали равномерности
в движении РО. Лишь на пороге нового
тысячелетия начался серийный выпуск
станков (пока в основном электроискровых
(электроэрозионных)) с принципиально
новыми линейными двигателями, в которых
решены все проблемы по обеспечению
равномерным движением РО станков со
сверхвысокой точностью, с большим
диапазоном регулирования скорости, с
громадными ускорениями, мгновенным
реверсом, с простотой обслуживания и
наладки и др.
В
принципе, конструкция ЛД изменилась не
сильно. Собственно двигатель состоит
всего из 2 (!) элементов: электромагнитного
статора и плоского ротора, между которыми
лишь воздушный зазор. Третий обязательный
элемент – оптическая или другая
измерительная линейка с высокой
дискретностью (0,1 мкм). Без нее система
управления станка не может определить
текущие координаты.
И статор, и ротор
выполнены в виде плоских, легко снимаемых
блоков: статор крепится к станине или
колонне станка, ротор — к рабочему органу
(РО). Ротор элементарно прост: он состоит
из ряда прямоугольных сильных
(редкоземельных) постоянных магнитов.
Закреплены магниты на тонкой плите из
специальной высокопрочной керамики,
коэффициент температурного расширения
которой в два раза меньше чем у гранита.
Использование керамики совместно с
эффективной системой охлаждения решило
многие проблемы линейных приводов,
связанные с температурными факторами,
с наличием сильных магнитных полей, с
жесткостью конструкции и т.п.
Точная и равномерная подача РО во всем диапазоне скоростей и нагрузок обеспечивается двумя техническими решениями:
-крепление постоянных магнитов под определенным фиксированным углом, который был открыт в ходе длительных экспериментов;
-реализация
высокоэффективной 6-ти фазной импульсной
системы управления (система SMC).
Компания «СОДИК» организовала на своих заводах серийный выпуск широкой гаммы ЛД с характеристиками: с ходом подач от 100 до 2220 мм, с максимальной скоростью перемещения РО до 180 м/мин с ускорениями до 20G (!!!) при точности исполнения заданных перемещений (в нормальном режиме работ) равной 0,0001мм (0,1 мкм). Нагрев этих ЛД при работе не превышает + 2° С от температуры помещения. Обеспечивается практически мгновенная остановка РО, реверс, моментальная реакция привода на команды системы ЧПУ и т.д. На один и тот же рабочий орган монтируется (например, для увеличения мощности) несколько линейных двигателей. Так, в частности, устроен привод оси Z всех ЭЭ прошивочных станков «СОДИК».
Как
указывалось, и статор, и ротор ЛД предельно
просты. Статор исполнен в виде
прямоугольного блока и крепится
несколькими болтами к несущей конструкции
станка. В приводе оси Z — два статора. Они
размещены по обе стороны вертикального
ползуна. К каждому статору крепятся два
патрубка системы охлаждения статора и
кабели подвода энергии и управления.
Пластина ротора жестко крепится болтами
к подвижной каретке (РО ). Так как в
приводе оси Z два ЛД, то на каретке
крепятся, соответственно, два ротора ,
каждый напротив своего статора. Система
специальных направляющих и пневмопротивовес
обеспечивают исключительную легкость
хода каретки, практически без усилий.
Приводы по осям X, Y прошивочных станков
и в приводах X, Y, U, V проволочно-вырезных
станков проще — в них всего по одному
ЛД.
Движение по линии: электромагнитные линейные приводы
В недавнем посте мы обсудили основные категории электродвигателей и то, как они работают. Хотя эти электродвигатели удовлетворяют важную потребность в любое время, когда вам нужно преобразовать электричество во вращательное движение, иногда вращение не является типом движения, необходимым для приложения. В этой статье мы обсудим электромагнитные линейные двигатели и актуаторы, которые производят линейное движение.
Линейные двигатели: скольжение
Давайте сначала поговорим о линейных двигателях, которые можно рассматривать как обычные вращающиеся двигатели, статор которых развернут и выложен плоско.
В частности, линейные двигатели работают по тем же принципам, что и их вращающиеся аналоги, асинхронный двигатель переменного тока и синхронный двигатель переменного тока. Поезда на маглеве являются примером крупных линейных двигателей, в которых мощные магнитные поля обеспечивают как движение вперед, так и магнитную подушку без трения, которая позволяет этим массивным поездам развивать высокие скорости с минимальной вибрацией.
Соленоиды: Толкающие и притягивающие поля
Другим, более привычным типом линейного электромагнитного привода является соленоид. Соленоид представляет собой полую катушку из проволоки, образующую электромагнит, внутри которого якорь (линейный эквивалент ротора), изготовленный из магнитомягкого материала, может свободно входить и выходить. Они очень полезны для включения / выключения механических устройств, и, как и клапаны для жидкости, их легко строить, обслуживать и эксплуатировать.
Соленоиды отлично подходят для приложений, требующих более короткой продолжительности линейного движения, поскольку, когда якорь полностью находится внутри катушки под напряжением, он не может двигаться дальше, и, таким образом, соленоид по существу становится электрическим нагревателем.
Это означает, что схема, управляющая соленоидом, обычно оптимизирована для подачи больших импульсов тока в дополнение к защите от противо-ЭДС, возникающей при выключении соленоида.
Как мы обсудим ниже, разновидность конструкции соленоида, в которой в качестве якоря используется намагниченный стержень, нашла свою нишу в перекачке воздуха низкого давления.
Преимущества линейных приводов
Линейные двигатели и соленоиды используются в приложениях, где необходимы ограниченное линейное движение, длительный срок службы и низкие эксплуатационные расходы, но рычажный механизм, преобразующий вращательное движение в поступательное (например, комбинация маховика и коленчатого вала), не требуется. практично или желательно.
Одним из таких устройств, демонстрирующих преимущества электромагнитных линейных приводов, является линейный воздушный насос. Мы не обсуждали их в нашей недавней статье о насосах, потому что линейные насосы не являются отдельной категорией насосов.
«Линейный» просто относится к тому, как механическая энергия передается либо на скользящий поршень, либо на изгибающуюся мембрану, и, таким образом, уже относится к этим двум категориям насосов.
Линейные насосы работают за счет использования электромагнитов (статора) для создания переменного магнитного поля, которое попеременно толкает и тянет намагниченный стержень (действующий как якорь). Движение этого штока обеспечивает движение, необходимое для поршневого или диафрагменного насоса.
Линейные насосы имеют очень долгий срок службы, так как в них не используются ни подшипники, ни масло, которые со временем изнашиваются и требуют обслуживания (и связанного с этим простоя) для их замены. Меньшее количество движущихся частей также означает меньше потенциальных точек отказа. Кроме того, линейные насосы работают бесшумно и могут быть очень энергоэффективными. Переменный ток, который питает статор, можно взять прямо из жилой (или промышленной) сети, что делает линейные насосы очень простыми в изготовлении и, следовательно, очень экономичными при покупке.
Линейные насосы также выделяют основные недостатки этих типов приводов: давление жидкости на выходе ограничено силами, действующими на шток, и напряженностью магнитного поля, что, в свою очередь, ограничено используемыми магнитными материалами и количеством петли на катушках. Это означает, что линейные насосы ограничены приложениями с низким перепадом давления, такими как перекачка или откачка анестезирующего газа в биологических лабораториях.
Особенности линейных приводов
Один из самых важных вопросов, который следует задать, если вы планируете использовать линейный двигатель или соленоид в своем приложении: «Каковы мои ограничения по весу?» Помимо тяжелых медных катушек в статоре, материал якоря почти всегда состоит из тяжелых магнитных сплавов. Если привод будет стационарным, у вас будет гораздо больше свободы действий при проектировании, чем если что-то (или кто-то) должно двигать устройство.
Другими важными конструктивными соображениями являются величина хода, которую должен будет переместить привод, сможете ли вы использовать пружины вместо скользящих уплотнений (и, таким образом, полностью избежать использования масляной смазки), а также будете ли вы должны содержать все магнитные поля, создаваемые приводом.
Линейные воздушные насосы, сборка двигателей и электромеханические сборки — это три области специализации в Providence Enterprise. Позвольте нам показать вам, как партнерство с нашей командой может улучшить ваше качество, производительность и структуру затрат.
Провиденс готов взяться за ваш следующий контрактный производственный проект от проектирования до поставки. Что мы можем сделать для вас?
Магнитные прямые приводы
Высокая точность
Высокая динамика
Высокая движущая сила, т.е. высокий крутящий момент
Крупные штрихи в компактном дизайне
Долгий срок службы даже при высоких рабочих циклах
Индивидуальный дизайн ТТХ
Электричество электромеханически преобразуется в силу: с помощью «правила правой руки» можно установить направление силы относительно направления тока и магнитного поля.Приводы, такие как звуковая катушка, линейные или моментные двигатели, являются прямыми электромагнитными приводами. В прямых приводах усилие приводного элемента передается непосредственно на перемещаемую нагрузку (например, на линейный или поворотный стол без элементов механической передачи, таких как муфта, приводной винт или редуктор). Электромагнитные прямые приводы состоят из корпуса обмотки (катушки), в котором образуется магнитное поле при протекании через него тока и носителя или магнитного узла, на котором установлены магниты.
Сила или крутящий момент для ускорения груза создается силой Лоренца . Эта сила пропорциональна напряженности магнитного поля и току, протекающему через проводник с током. Электрическая энергия преобразуется здесь в механическую энергию. Генерируемая сила действует двунаправленно в зависимости от направления тока. В принципе, либо тело обмотки («подвижная катушка»), либо магнитный узел («подвижный магнит») могут перемещаться. Подвижная часть называется вторичной частью, статическая часть — первичной частью.
Компания PI предлагает множество стандартных и индивидуальных решений для позиционирования, оснащенных прямыми магнитными приводами; Компания также имеет многолетний опыт проектирования, строительства и производства необходимых системных компонентов, таких как направляющие, датчики, технологии управления и программное обеспечение. PI также может разработать собственные магнитные двигатели, если системам позиционирования необходимо достичь определенных рабочих характеристик, которых нельзя достичь с помощью компонентов привода, доступных в настоящее время на рынке, например, для достижения высокой плотности усилия или компактной конструкции. Эти запатентованные двигатели собственной разработки обозначаются цифрой 9.Торговая марка 0005 PIMag ® и системы позиционирования, использующие эти двигатели PI, обозначены логотипом Driven by PIMag ® .
Высокая постоянная двигателя в компактном монтажном пространстве
Высокая динамика
Высокие силы
Приводы звуковых катушек представляют собой однофазные двигатели, состоящие из постоянного магнита и корпуса обмотки, которые расположены в воздушном зазоре магнитного поля. При протекании тока через тело обмотки оно движется в магнитном поле постоянного магнита. Особенно компактные размеры могут быть достигнуты при построении прямоугольных или плоских форм.
Цилиндрические звуковые катушки сконструированы по принципу плунжерной катушки (т.е. катушка устанавливается в полевой сборке). Либо корпус обмотки, либо полевая сборка могут быть перемещены. С помощью так называемого многокатушечного принципа можно оптимизировать постоянную двигателя двигателей с цилиндрической звуковой катушкой в компактных монтажных пространствах и даже реализовать решения с полыми валами, например. Приводы звуковой катушки подходят для приложений сканирования, требующих высокая точность , высокая динамика и высокая скорость в диапазоне хода до десяти миллиметров .
также могут быть оптимизированы для усилия или постоянной двигателя . Постоянная двигателя обозначает отношение силы к потерям мощности. Чем выше постоянная двигателя, тем меньше тепла выделяется при создании определенной силы. Он описывает эффективность двигателя в отношении преобразования электрической энергии в кинетическую. При повышении температуры сопротивление обмотки и, следовательно, потери мощности увеличиваются, поэтому постоянная двигателя зависит от температуры.
Сила зависит от положения, так как катушки перемещаются относительно постоянных магнитов по всему диапазону перемещения. Чтобы как можно быстрее передать усилие двигателю, напряжение может быть увеличено, так как ток становится доступным соответственно быстрее. Ускорение увеличивается в той же пропорции. Таким образом, возможны высокодинамичные приложения за счет быстрого увеличения ускорения (рывка). Цилиндрические двигатели используются, например, в решениях для позиционирования задач фокусировки для динамического перемещения измерительной головки или оптической системы по вертикали или в эндоскопах .
PIMag®: двигатели с цилиндрическими звуковыми катушками с максимальным соотношением постоянной двигателя и монтажного пространства. PIMag®: компактный двигатель со звуковой катушкой для прямой интеграции в приложения заказчика Линейные каскады V-522, V-524 и V-528 с двигателями с плоской звуковой катушкой для высокой динамики и компактного монтажного пространства Классический 3-фазный линейный двигатель представляет собой серию из не менее трех (или кратных трем) двигателей со звуковой катушкой. Отдельными катушками можно управлять в соответствии с фиксированным шаблоном, зависящим от положения (т. Е. Коммутируемым). Линейные двигатели используются как для очень высоких, так и для очень низких скоростей подачи. Они работают точно в диапазоне от менее 0,1 мкм/с до более 5 м/с. В сочетании с воздушными или магнитными подшипниками возможно разрешение положения от до нескольких нанометров .
Дополнительно, под вакуумом, PI может нанести на свои линейные двигатели специальную эпоксидную смолу . Это приводит к улучшенному рассеиванию тепла, в результате чего могут быть достигнуты более высокие номинальные усилия . Кроме того, герметик обеспечивает герметизацию двигателя и тем самым его защиту от внешних повреждений (например, при сборке). Для приложений, требующих высоких скоростей или быстрого нарастания тока , PI может разработать двигатели для очень высоких рабочих напряжений до 600 В постоянного тока.
Магнитные дорожки , используемые в линейных двигателях PI, доступны различной длины, их можно соединять последовательно, чтобы реализовать любой желаемый диапазон перемещения. Доступны односторонние или U-образные магнитные дорожки .
U-образные магнитные дорожки обеспечивают более высокую напряженность магнитного поля и, следовательно, более высокие силы, чем односторонние магнитные дорожки. Если магниты дополнительно расположены в виде решетки Хальбаха , напряженность магнитного поля может быть увеличена примерно на 10% по сравнению с расположением северный полюс к южному полюсу. Кроме того, в массиве Хальбаха можно не использовать железную ответную пластину, что делает эти магнитные дорожки значительно зажигалка . Преимущества использования массива Хальбаха также применимы к односторонним магнитным дорожкам. В этом случае использование решеток Хальбаха минимизирует поля рассеяния на тыльной стороне. PI предлагает углеродные опоры для приложений, требующих сверхлегких магнитных дорожек.
Высокая плотность силы
Высокая динамика
Компактное пространство для установки
В двигателях с железным сердечником сердечник катушки состоит из железа. Железо максимизирует магнитные силы и способствует высокая плотность силы и высокая термостойкость . Чтобы уменьшить потери на вихревые токи, железо ламинируют и в основном изготавливают из сложенных друг на друга и изолированных пластин трансформатора.
Железо в блоке катушки вызывает силы притяжения между блоком катушки и магнитным узлом, что приводит к возникновению зазубрин и, следовательно, к колебаниям усилия подачи в диапазоне перемещения. Специально разработанные маргинальные зубы оптимизируют зазубренность. Линейные двигатели с железным сердечником подходят для приложений, требующих больших усилий и ускорений при ограниченном пространстве для установки.
Компактная высота конструкции
Стабильность на высокой скорости
Нет зубцов
Корпус обмотки безжелезных линейных двигателей не имеет железного сердечника. Это означает, что между катушкой и магнитным узлом нет сил притяжения, и зубчатого зацепления не происходит. Отсутствие железного сердечника также снижает вес самого мотора. Так как отсутствует зубчатое зацепление, влияющее на направляющие и скорость подачи, а корпус обмотки легче, безжелезные двигатели характеризуются высокая точность хода , высокая стабильность скорости и высокое ускорение . Требования Power и dynamic можно удовлетворить, увеличив количество или размер катушек двигателя. В большинстве случаев двигатели без железа обеспечивают более низкие номинальные и пиковые усилия, чем двигатели с железным сердечником. Это связано с отсутствием в конструкции теплопроводных металлов и обусловленным этим ограниченным отводом тепла от змеевиков. Поэтому двигатели защищены от перегрузки с помощью датчики температуры .
Линейные двигатели без сердечника подходят для приложений, требующих высокой динамики в компактном монтажном пространстве, при этом предъявляются самые высокие требования к точности.
Компактная высота конструкции
Большие отверстия
Высокая плотность крутящего момента
В принципе, моментный двигатель представляет собой линейный двигатель, расположенный радиально. Статор моментного двигателя содержит катушки и прочно закреплен; ротор содержит узел магнита. В то время как длина магнита масштабируется линейно, крутящий момент масштабируется квадратично с диаметром. Поэтому большие крутящие моменты генерируются на большой диаметр . Кроме того, большие радиальные размеры позволяют создавать проемы для прохождения лазерных лучей или кабелей.
Благодаря принципу прямого привода моментные двигатели безлюфтовые. Нулевой зазор обеспечивает высокую точность позиционирования и высокую жесткость привода, что обеспечивает высокую повторяемость . Высокий крутящий момент обеспечивает высокое ускорение и, следовательно, высокую динамику . Дополнительные функции включают высокая жесткость на кручение , высокий пиковый крутящий момент , высокий КПД , а также очень плавный ход .
Помимо прочего, моментные двигатели подходят для высоконагруженных ступеней вращения на одноосных или многоосевых узлах благодаря их компактной конструкции с учетом крутящего момента и симметрии вращения.
PIMag®: Конструкция двигателя с плоским крутящим моментом и большой апертурой PIMag®: конструкция компактного моментного двигателя с апертурой и опциональным тормозом Компактный вращающийся столик с моментным двигателем, установленный на шестиграннике PI для высокоавтоматизированных производственных систем. Линейные приводы серии В-273 с датчиками положения (слева) и дополнительным датчиком усилия (справа) Поскольку они управляются током , при этом движущая сила линейно зависит от тока , прямые магнитные приводы не могут работать только на основе управления положением или скоростью, но также и управления силой.
Регулятор силы позволяет работать с определенной силой удержания или подачи. Датчики силы и положения могут считываться по отдельности или одновременно в двойном контуре управления. В дополнение к чистому управлению силой также возможно управление подчиненным положением и скоростью. Функция автообнуления определяет ток удержания, при котором привод создает усилие 0 Н во время работы без обратной связи.
