Линейные электродвигатели с железным сердечником известны своими высокими характеристиками постоянного и пикового усилия, хорошей терморегуляцией и отличным соотношением усилия и габаритов. Но также известно, что они создают усилия заклинивания, которые приводят к пульсация силы, или изменение выходного усилия. Но насколько серьезной проблемой является заклинивание линейных двигателей с железным сердечником и что делают производители для ее решения?
Усилие сцепления является результатом магнитного притяжения между “зубцами”, или выступами, пакета металлических пластин (первичная часть, или движитель) и постоянными магнитами магнитной дорожки (вторичная часть). Произведение плотности магнитного потока и тока в катушках создает горизонтальную силу, которая перемещает первичную обмотку по направляющей.
Но по мере того, как первичный элемент перемещается по вторичному, отдельные зубцы первичного элемента испытывают колебания уровня магнитного притяжения к магнитам, а это означает, что горизонтальная сила также колеблется. Таким образом, в некоторых положениях для перемещения первичного элемента требуется совсем небольшое усилие, а в других — большее, чтобы преодолеть магнитное притяжение между первичным и вторичным элементами. Это изменение величины усилия, необходимого для поддержания постоянной скорости перемещения первичного элемента, называется усилием сцепления.
Для двухточечных применений можно допускать некоторое усилие зажима или пульсацию усилия, поскольку основной задачей приложения является достижение заданного положения, а плавность перемещения не имеет решающего значения. Но в таких областях применения, как сканирование и метрология, где плавность хода имеет первостепенное значение, зазубривание должно быть сведено к минимуму.
Хотя единственный способ устранить зубчатое зацепление предназначено для устранения сил притяжения между первичной и вторичной обмотками — именно это и делают линейные двигатели без железа, заливая обмотки первичной обмотки в эпоксидную смолу. Производители разработали решения, позволяющие значительно снизить усилия зубчатого зацепления в линейных двигателях с железным сердечником, что делает их пригодными даже для применений, которые очень чувствительны к пульсация силы.
Первый способ уменьшить заклинивание в линейном двигателе с железным сердечником заключается в изменении резких перепадов сил притяжения при перемещении первичной обмотки (пакета ламинаторов) по вторичной обмотке (магнитной дорожке). Это делается путем изменения положения магнитов или пластин (хотя чаще всего используется перекос магнитов) или с помощью магнитов особой формы, таких как удлиненный восьмиугольник.
Оба метода создают перекрытие магнитных полей соседних магнитов. Таким образом, вместо резких переходов между магнитами (и, следовательно, магнитного притяжения), происходит более постепенное изменение магнитного притяжения по мере перемещения первичного элемента по магнитной дорожке. Хотя перекос и придание формы магнитам являются наиболее распространенными методами снижения усилия заклинивания, они также снижают мощность и КПД двигателя, создающего крутящий момент, поскольку расположение магнитных полей в этих конструкциях не является оптимальным.
Другой подход использует разрушающие помехи для устранения заклинивающих усилий. В этом методе первичная обмотка содержит больше зубцов ламинирования, чем магнитов на вторичной обмотке (магнитная дорожка) – метод намотки, известный как дробная намотка. Этот дисбаланс между количеством зубьев на первичной обмотке и магнитами на вторичной обмотке позволяет компенсировать усилия заклинивания, создаваемые внутренними зубьями.
Усилие сцепления, создаваемое внешний для решения проблемы с зубами к каждому концу пакета ламинирования добавляется треугольник, изменяющий его форму с прямоугольника на параллелограмм. Эти треугольники на концах пакета для ламинирования смещаются на 180 градусов в магнитном цикле и создают усилие сцепления, равное, но противоположное тому, которое создается внешними зубцами пакета для ламинирования. Это, в сочетании с дробной намоткой, практически устраняет пульсации усилия.
В дополнение к аппаратным решениям, которые сопряжены с дополнительными затратами и сложностью производства, в системе сервоуправления также может быть устранена проблема заклинивания. В частности, прямая связь подача сигнала на текущую команду сгладит усилие, создаваемое двигателем, и пульсации крутящего момента. И имейте в виду, что пульсации крутящего момента также вызывают пульсации скорости, поэтому широкополосный контур управления скоростью в сочетании с командами обратной связи это может помочь сгладить скорость в приложениях, которые очень чувствительны к колебаниям скорости.
Автор художественного изображения: Nippon Pulse
Вам также может понравиться:
Свежие комментарии