Wprowadzenie do silników liniowych

Tytuł: Wprowadzenie do silników liniowych

Silniki liniowe, znane również jako silniki liniowe, napędy liniowe lub silniki z popychaczem, odnotowują stabilny wzrost w zastosowaniach przemysłowych, co udowadnia, że ​​silniki liniowe mogą być stosowane niezawodnie. W tym artykule przedstawimy krótki przegląd typów silników liniowych i ich różnic w porównaniu z silnikami obrotowymi. Najczęściej stosowane typy silników liniowych to silniki płaskie, z rowkiem U i rurowe. Typowa konfiguracja cewek jest trójfazowa, z elementami Halla do komutacji bezszczotkowej. Pokazano diagram ilustrujący kolejność faz i prąd fazowy silnika liniowego z wykorzystaniem komutacji Halla.

Silniki liniowe są często opisywane po prostu jako spłaszczone wersje silników obrotowych, posiadające te same zasady działania. Urządzenie poruszające się (siłownik, wirnik) jest wykonane poprzez ściskanie cewek za pomocą materiału epoksydowego. Dodatkowo tor magnetyczny składa się z magnesów (zwykle magnesów ziem rzadkich o wysokiej energii) zamocowanych na stali. W skład układu napędowego silnika wchodzą uzwojenia cewek, płytki drukowane elementów Halla, regulatory termiczne (czujniki temperatury monitorujące temperaturę) i interfejsy elektroniczne. W silnikach obrotowych element napędowy i stojan wymagają obrotowego wspornika łożyskowego, aby zapewnić szczelinę powietrzną ruchomych części. Podobnie silniki liniowe wymagają prowadnic liniowych, aby utrzymać pozycję urządzenia poruszającego się w polu magnetycznym generowanym przez tor magnetyczny. Podobnie jak enkodery w serwomotorach są montowane na wale w celu zapewnienia informacji zwrotnej o położeniu, tak silniki liniowe wymagają enkoderów liniowych do bezpośredniego pomiaru położenia obciążenia, poprawiając w ten sposób dokładność położenia.

Sterowanie silnikami liniowymi jest podobne do sterowania silnikami obrotowymi. Podobnie jak bezszczotkowe silniki obrotowe, napęd i stojan nie mają połączenia mechanicznego (bezszczotkowe). W przeciwieństwie do silników obrotowych, w których element napędowy obraca się, a położenie stojana pozostaje stałe, systemy silników liniowych mogą być napędzane albo za pomocą gąsienic magnetycznych, albo za pomocą cewek oporowych (większość zastosowań systemów pozycjonowania wykorzystuje stałe tory magnetyczne i ruchome cewki oporowe). Silniki napędzane cewkami oporowymi mają niewielki stosunek masy do obciążenia. Wymagają jednak kabli o dużej elastyczności i systemów zarządzania nimi. Silniki napędzane torami magnetycznymi muszą wytrzymać nie tylko obciążenie, ale także masę toru magnetycznego, co eliminuje potrzebę stosowania systemów zarządzania kablami.

Podobne zasady elektromechaniczne stosowane są zarówno w silnikach liniowych, jak i obrotowych. Ta sama siła elektromagnetyczna, która wytwarza moment obrotowy w silnikach obrotowych, wytwarza ciąg liniowy w silnikach liniowych. Dlatego silniki liniowe wykorzystują te same konfiguracje sterowania i programowania, co silniki obrotowe. Kształt silników liniowych może być płaski, z rowkiem w kształcie litery U lub rurowy, w zależności od konkretnych wymagań aplikacji i środowiska pracy.