Боломжтой янз бүрийн шугаман моторуудыг харна уу, мөн өөрийн хэрэглээний оновчтой төрлийг хэрхэн сонгох вэ.
Дараах нийтлэлд янз бүрийн төрлийн шугаман моторуудын тойм, тэдгээрийн үйл ажиллагааны зарчим, байнгын соронзны хөгжлийн түүх, шугаман моторыг зохион бүтээх арга, шугаман моторын төрөл тус бүрийг ашигладаг үйлдвэрлэлийн салбарууд багтсан болно.
Шугаман моторын технологи нь: Шугаман индукцийн мотор (LIM) эсвэл байнгын соронзон шугаман синхрон мотор (PMLSM) байж болно.PMLSM нь төмөр гол эсвэл төмөргүй байж болно.Бүх моторууд нь хавтгай эсвэл хоолой хэлбэртэй байдаг.Hiwin нь 20 жилийн турш шугаман моторын дизайн, үйлдвэрлэлийн тэргүүн эгнээнд явж ирсэн.
Шугаман моторын давуу тал
Шугаман моторыг шугаман хөдөлгөөнийг хангахад ашигладаг, өөрөөр хэлбэл өгөгдсөн ачааллыг заасан хурдатгал, хурд, аяллын зай, нарийвчлалтайгаар хөдөлгөдөг.Шугаман хөдөлгүүрээс бусад бүх хөдөлгөөний технологи нь эргэлтийн хөдөлгөөнийг шугаман хөдөлгөөн болгон хувиргах нэг төрлийн механик хөтөч юм.Ийм хөдөлгөөний системийг бөмбөгний эрэг, бүс эсвэл тавиур ба бүлүүрээр удирддаг.Эдгээр бүх хөтчийн ашиглалтын хугацаа нь эргэлтийн хөдөлгөөнийг шугаман хөдөлгөөн болгон хувиргахад ашигладаг механик эд ангиудын элэгдлээс ихээхэн хамаардаг бөгөөд харьцангуй богино байдаг.
Шугаман моторын гол давуу тал нь ямар ч механик системгүйгээр шугаман хөдөлгөөнийг хангах явдал юм, учир нь агаар нь дамжуулах орчин тул шугаман мотор нь үндсэндээ үрэлтгүй хөтөч бөгөөд онолын хувьд хязгааргүй үйлчилгээний хугацааг өгдөг.Шугаман хөдөлгөөнийг бий болгохын тулд ямар ч механик эд анги ашигладаггүй тул эрэг шураг, бүс, тавиур, бүлүүр зэрэг бусад хөтчүүд ноцтой хязгаарлалттай тулгарвал маш өндөр хурдатгал хийх боломжтой.
Шугаман индукцийн мотор
Зураг 1
Шугаман индукцийн мотор (LIM) нь анхны зохион бүтээгдсэн (АНУ-ын патент 782312 - 1905 онд Альфред Зехден).Энэ нь гурван фазын хүчдэлээр тэжээгддэг олон тооны зэс ороомогоос бүрдсэн цахилгаан ган ламинатаас бүрдэх "анхдагч" ороомогоос бүрдэх ба ерөнхийдөө ган хавтан, зэс эсвэл хөнгөн цагаан хавтангаас бүрдэх "хоёрдогч" ороомогоос бүрдэнэ.
Анхдагч ороомогуудыг хүчдэлтэй болгох үед хоёрдогч нь соронздож, хоёрдогч дамжуулагч дахь эргүүлэг гүйдлийн талбар үүснэ.Энэ хоёрдогч талбар нь үндсэн арын EMF-тэй харилцан үйлчилж, хүч үүсгэх болно.Хөдөлгөөний чиглэл нь Флемингийн зүүн гарын дүрмийг баримтална, өөрөөр хэлбэл;хөдөлгөөний чиглэл нь гүйдлийн чиглэл ба талбайн / урсгалын чиглэлд перпендикуляр байх болно.
Зураг 2
Шугаман асинхрон мотор нь хоёрдогч нь байнгын соронз ашигладаггүй тул маш хямд өртөгтэй давуу талтай.NdFeB болон SmCo байнгын соронз нь маш үнэтэй байдаг.Шугаман асинхрон мотор нь хоёрдогч материалд (ган, хөнгөн цагаан, зэс) маш түгээмэл материалыг ашигладаг бөгөөд нийлүүлэлтийн эрсдлийг арилгадаг.
Гэсэн хэдий ч шугаман асинхрон хөдөлгүүрийг ашиглах сул тал нь ийм хөдөлгүүрт зориулсан хөтчүүдийн бэлэн байдал юм.Байнгын соронзон шугаман моторын хөтчүүдийг олоход маш хялбар байдаг бол шугаман асинхрон моторын хөтчүүдийг олоход маш хэцүү байдаг.
Зураг 3
Байнгын соронзон шугаман синхрон мотор
Байнгын соронзон шугаман синхрон мотор (PMLSM) нь үндсэндээ шугаман асинхрон мотортой ижил (өөрөөр хэлбэл цахилгаан ган давхаргын яндан дээр суурилуулсан, гурван фазын хүчдэлээр удирддаг ороомогуудын багц) байдаг.Хоёрдогч нь ялгаатай.
Ган хавтан дээр суурилуулсан хөнгөн цагаан эсвэл зэс хавтангийн оронд хоёрдогч нь ган хавтан дээр суурилуулсан байнгын соронзоос бүрдэнэ.Соронзон тус бүрийн соронзлолтын чиглэл нь 3-р зурагт үзүүлсэн шиг өмнөхтэй харьцуулахад ээлжлэн солигдоно.
Байнгын соронзыг ашиглах нь тодорхой давуу тал нь хоёрдогч хэсэгт байнгын талбар үүсгэх явдал юм.Анхан шатны болон хоёрдогч талбайн харилцан үйлчлэлийн үр дүнд асинхрон мотор дээр хүч үүсдэгийг бид харсан бөгөөд энэ нь хөдөлгүүрийн агаарын завсараар хоёрдогч гүйдлийн талбар үүссэний дараа л боломжтой байдаг.Энэ нь "гулсах" гэж нэрлэгддэг саатал үүсэх ба хоёрдогч хэсгийн хөдөлгөөнийг анхдагч руу нийлүүлсэн анхдагч хүчдэлтэй синхрончлохгүй байх болно.
Ийм учраас индукцийн шугаман моторыг "асинхрон" гэж нэрлэдэг.Байнгын соронзон шугаман мотор дээр хоёрдогч хөдөлгөөн нь үргэлж анхдагч хүчдэлтэй синхрон байх болно, учир нь хоёрдогч талбар нь ямар ч сааталгүйгээр үргэлж боломжтой байдаг.Ийм учраас байнгын шугаман моторыг "синхрон" гэж нэрлэдэг.
PMLSM дээр янз бүрийн төрлийн байнгын соронз ашиглаж болно.Сүүлийн 120 жилийн хугацаанд материал бүрийн харьцаа өөрчлөгдсөн.Өнөөдрийн байдлаар PMLSM-ууд NdFeB соронз эсвэл SmCo соронзыг ашиглаж байгаа боловч дийлэнх нь NdFeB соронз ашиглаж байна.4-т Байнгын соронзон хөгжлийн түүхийг харуулав.
Зураг 4
Соронзон хүч нь Megagauss-Oersteds, (MGOe) дахь эрчим хүчний бүтээгдэхүүнээрээ тодорхойлогддог.Наяад оны дунд үе хүртэл зөвхөн Steel, Ferrite, Alnico зэрэг маш бага эрчим хүчний бүтээгдэхүүн нийлүүлдэг байсан.SmCo соронзыг 1960-аад оны эхээр Карл Стрнат, Алден Рэй нарын бүтээл дээр үндэслэн бүтээж, хожим жараад оны сүүлээр худалдаанд гаргажээ.
Зураг 5
SmCo соронзны эрчим хүчний бүтээгдэхүүн нь Alnico соронзны эрчим хүчний бүтээгдэхүүнээс хоёр дахин их байсан.1984 онд Женерал Моторс, Сумитомо нар бие даан неодиний, төмөр, борын нэгдэл болох NdFeB соронзыг бүтээжээ.SmCo болон NdFeB соронзуудын харьцуулалтыг 5-р зурагт үзүүлэв.
NdFeB соронз нь SmCo соронзоос хамаагүй өндөр хүчийг бий болгодог боловч өндөр температурт илүү мэдрэмтгий байдаг.SmCo соронз нь зэврэлт, бага температурт илүү тэсвэртэй боловч илүү үнэтэй байдаг.Ашиглалтын температур соронзны хамгийн их температурт хүрэхэд соронз нь соронзгүй болж эхэлдэг бөгөөд энэ нь эргэлт буцалтгүй байдаг.Соронзон алдагдах нь моторын хүчийг алдаж, техникийн үзүүлэлтүүдийг хангах боломжгүй болно.Хэрэв соронз нь хамгийн их температураас доош 100% ажилладаг бол түүний хүч бараг хязгааргүй хадгалагдах болно.
SmCo соронзны өртөг өндөр байдаг тул NdFeB соронз нь ихэнх моторуудад, ялангуяа илүү их хүчийг харгалзан үзэхэд зөв сонголт юм.Гэсэн хэдий ч, ажлын температур маш өндөр байж болох зарим програмын хувьд хамгийн дээд температураас хол байхын тулд SmCo соронз ашиглах нь зүйтэй.
Шугаман хөдөлгүүрийн дизайн
Шугаман моторыг ерөнхийд нь төгсгөлийн элементийн цахилгаан соронзон симуляци ашиглан зохион бүтээдэг.Ламинжуулалтын стек, ороомог, соронз, соронзыг дэмжих ган хавтанг төлөөлөх 3D загварыг бий болгоно.Агаарыг моторын эргэн тойронд болон агаарын завсарт загварчлах болно.Дараа нь соронзон, цахилгаан ган, ган, ороомог, агаар зэрэг бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн материалын шинж чанарыг оруулна.Дараа нь H эсвэл P элементүүдийг ашиглан тор үүсгэж, загварыг шийднэ.Дараа нь гүйдлийг загварт ороомог бүрт хэрэглэнэ.
Зураг 6-д tesla дахь урсгалыг харуулсан симуляцийн гаралтыг харуулав.Симуляцийн ашиг сонирхлын гол гаралтын утга нь мэдээжийн хэрэг Мотор хүч бөгөөд бэлэн байх болно.Ороомогуудын төгсгөлийн эргэлтүүд нь ямар ч хүч үүсгэдэггүй тул моторын 2D загвар (DXF эсвэл бусад формат) ашиглан ламинат, соронз, соронзыг дэмждэг ган хавтанг ашиглан 2D загварчлал хийх боломжтой.Ийм 2D симуляцийн гаралт нь 3D симуляцид маш ойрхон бөгөөд моторын хүчийг үнэлэхэд хангалттай нарийвчлалтай байх болно.
Зураг 6
Шугаман индукцийн моторыг 3D эсвэл 2D загвараар ижил аргаар загварчлах боловч шийдэл нь PMLSM-ээс илүү төвөгтэй байх болно.Учир нь PMLSM хоёрдогч соронзон урсгал нь соронзны шинж чанарыг оруулсны дараа шууд загварчлагдах тул хөдөлгүүрийн хүчийг багтаасан бүх гаралтын утгыг олж авахад зөвхөн нэг шийдэл шаардлагатай болно.
Гэсэн хэдий ч асинхрон моторын хоёрдогч урсгал нь түр зуурын шинжилгээ (өгөгдсөн хугацааны интервалд хэд хэдэн шийдэл гэсэн үг) шаардлагатай бөгөөд ингэснээр LIM хоёрдогч соронзон урсгалыг барьж, зөвхөн хүчийг олж авах боломжтой болно.Цахилгаан соронзон төгсгөлийн элементийн симуляцид ашигласан програм хангамж нь түр зуурын шинжилгээ хийх чадвартай байх шаардлагатай.
Шугаман моторын үе шат
Зураг 7
Hiwin корпораци нь бүрэлдэхүүн хэсгийн түвшинд шугаман мотор нийлүүлдэг.Энэ тохиолдолд зөвхөн шугаман мотор болон хоёрдогч модулиудыг нийлүүлнэ.PMLSM моторын хувьд хоёрдогч модулиуд нь янз бүрийн урттай ган хавтангаас бүрдэх бөгөөд дээр нь байнгын соронз угсарна.Hiwin корпораци мөн 7-р зурагт үзүүлсэн шиг иж бүрэн үе шатуудыг нийлүүлдэг.
Ийм үе шатанд хүрээ, шугаман холхивч, моторын анхдагч, хоёрдогч соронз, үйлчлүүлэгч өөрийн ачааг холбох тэргэнцэр, кодлогч, кабелийн зам орно.Шугаман моторын шат нь хүргэлтийн дараа эхлэхэд бэлэн бөгөөд амьдралыг хөнгөвчлөх болно, учир нь үйлчлүүлэгч мэргэжлийн мэдлэг шаарддаг тайзыг зохион бүтээх, үйлдвэрлэх шаардлагагүй болно.
Шугаман моторын үе шатны үйлчилгээний хугацаа
Шугаман моторын үе шатны ашиглалтын хугацаа нь туузан, шураг эсвэл тавиур, бүлүүрээр удирддаг шатнаас хамаагүй урт байдаг.Шууд бус жолоодлоготой үе шатуудын механик бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь ихэвчлэн үрэлт, элэгдэлд байнга өртдөг тул хамгийн түрүүнд бүтэлгүйтдэг.Шугаман хөдөлгүүрийн үе шат нь дамжуулах орчин нь агаар учраас механик холбоогүй, элэгдэлгүй шууд хөтөч юм.Тиймээс шугаман моторын үе шатанд бүтэлгүйтэх цорын ганц бүрэлдэхүүн хэсэг нь шугаман холхивч эсвэл мотор өөрөө юм.
Шугаман холхивч нь ихэвчлэн радиаль ачаалал маш бага байдаг тул ашиглалтын хугацаа маш урт байдаг.Моторын ашиглалтын хугацаа нь ажлын дундаж температураас хамаарна.Зураг 8-т моторын тусгаарлагчийн ашиглалтын хугацааг температураас хамааруулан харуулав.Ажиллах температур нь нэрлэсэн температураас дээш байвал 10 хэм тутамд үйлчилгээний хугацаа хоёр дахин багасна гэсэн дүрэм юм.Жишээлбэл, хөдөлгүүрийн тусгаарлагчийн F ангилал нь дунджаар 120 ° C температурт 325,000 цаг ажиллах болно.
Тиймээс шугаман моторын үе шат нь хэрвээ моторыг консерватив аргаар сонговол 50-аас дээш жил ашиглах боломжтой бөгөөд туузан, бөмбөлөг шураг, тавиур ба бүлүүрээр хөтлөх үе шатанд хэзээ ч хүрч чадахгүй.
Зураг 8
Шугаман моторт зориулсан програмууд
Шугаман асинхрон мотор (LIM) нь ихэвчлэн урт замтай, маш их хүч шаардагддаг, маш өндөр хурдтай хослуулан хэрэглэдэг.Шугаман асинхрон моторыг сонгох болсон шалтгаан нь хоёрдогч хөдөлгүүрийн өртөг нь PMLSM ашиглахаас хамаагүй бага байх ба маш өндөр хурдтай үед Шугаман индукцийн моторын үр ашиг маш өндөр тул бага хэмжээний эрчим хүч алдагдах болно.
Жишээлбэл, нисэх онгоцыг хөөргөхөд ашигладаг EMALS (цахилгаан соронзон хөөргөх систем) нь шугаман асинхрон моторыг ашиглаж байна.Ийм анхны шугаман мотор системийг USS Gerald R. Ford нисэх онгоц тээгч хөлөг онгоцонд суурилуулсан.Мотор нь 91 метрийн зам дээр 45,000 кг жинтэй онгоцыг 240 км/цаг хурдасгах чадвартай.
Өөр нэг жишээ бол зугаа цэнгэлийн паркийн аялал юм.Эдгээр системүүдийн заримд суурилуулсан шугаман асинхрон мотор нь маш өндөр ачааллыг 0-ээс 100 км/цаг хүртэл 3 секундэд хурдасгах чадвартай.Шугаман асинхрон моторын үе шатуудыг RTU (Робот тээврийн нэгж) дээр бас ашиглаж болно.Ихэнх RTU-ууд өлгүүр ба бүлүүрийн хөтчүүдийг ашигладаг боловч шугаман асинхрон мотор нь илүү өндөр гүйцэтгэл, хямд өртөг, илүү урт үйлчилгээний хугацааг санал болгодог.
Байнгын соронзон синхрон мотор
PMLSM-ийг ихэвчлэн жижиг цохилттой, бага хурдтай боловч өндөр, маш өндөр нарийвчлалтай, эрчимтэй ажлын мөчлөгтэй програмуудад ашигладаг.Эдгээр програмуудын ихэнх нь AOI (автоматжуулсан оптик хяналт), хагас дамжуулагч, лазер машин үйлдвэрлэлийн салбарт байдаг.
Шугаман хөдөлгүүртэй үе шатуудыг (шууд хөтөч) сонгох нь шууд бус хөтчүүдээс (эргэлтийн хөдөлгөөнийг хувиргах замаар шугаман хөдөлгөөнийг олж авдаг үе шат) гүйцэтгэлийн мэдэгдэхүйц давуу талыг өгдөг бөгөөд урт хугацааны загварт зориулагдсан бөгөөд олон салбарт тохиромжтой.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 2-р сарын 06-ны өдөр