उपलब्ध विभिन्न रैखिक मोटरहरूमा एक नजर र तपाइँको अनुप्रयोगको लागि इष्टतम प्रकार कसरी चयन गर्ने।
निम्न लेख उपलब्ध विभिन्न प्रकारका रैखिक मोटरहरूको एक सिंहावलोकन हो, जसमा तिनीहरूको सञ्चालनको सिद्धान्तहरू, स्थायी चुम्बकहरूको विकासको इतिहास, रैखिक मोटरहरूको प्रत्येक प्रकारको प्रयोग गरेर रैखिक मोटरहरू र औद्योगिक क्षेत्रहरूका लागि डिजाइन विधिहरू समावेश छन्।
लिनियर मोटर टेक्नोलोजी हुन सक्छ: लिनियर इन्डक्शन मोटर्स (LIM) वा स्थायी चुम्बक रैखिक सिंक्रोनस मोटर्स (PMLSM)।PMLSM फलामको कोर वा फलामविहीन हुन सक्छ।सबै मोटरहरू फ्लैट वा ट्यूबलर कन्फिगरेसनमा उपलब्ध छन्।Hiwin 20 वर्ष देखि रैखिक मोटर डिजाइन र निर्माण मा अग्रणी रहेको छ।
रैखिक मोटर्स को लाभ
रैखिक गति प्रदान गर्न रैखिक मोटर प्रयोग गरिन्छ, अर्थात्, दिइएको पेलोडलाई निर्धारित प्रवेग, गति, यात्रा दूरी र शुद्धतामा सार्न।रैखिक मोटर चालित बाहेक सबै गति प्रविधिहरू रोटरी गतिलाई रैखिक गतिमा रूपान्तरण गर्न मेकानिकल ड्राइभको प्रकार हुन्।त्यस्ता गति प्रणालीहरू बल स्क्रू, बेल्ट वा र्याक र पिनियन द्वारा संचालित हुन्छन्।यी सबै ड्राइभहरूको सेवा जीवन रोटरी गतिलाई रैखिक गतिमा रूपान्तरण गर्न प्रयोग हुने मेकानिकल कम्पोनेन्टहरूको पहिरनमा अत्यधिक निर्भर छ र अपेक्षाकृत छोटो छ।
रैखिक मोटरहरूको मुख्य फाइदा भनेको कुनै मेकानिकल प्रणाली बिना रेखीय गति प्रदान गर्नु हो किनभने हावा प्रसारण माध्यम हो, त्यसैले रैखिक मोटरहरू अनिवार्य रूपमा घर्षणरहित ड्राइभहरू हुन्, सैद्धान्तिक रूपमा असीमित सेवा जीवन प्रदान गर्दछ।रैखिक गति उत्पादन गर्न कुनै मेकानिकल भागहरू प्रयोग नगरिएको हुनाले, बल स्क्रू, बेल्ट वा र्याक र पिनियन जस्ता अन्य ड्राइभहरूले गम्भीर सीमाहरूको सामना गर्ने ठाउँमा धेरै उच्च प्रवेगहरू सम्भव छन्।
रैखिक प्रेरण मोटर्स
चित्र १
रैखिक प्रेरण मोटर (LIM) पहिलो आविष्कार गरिएको थियो (यूएस पेटेन्ट 782312 - अल्फ्रेड जेहडेन 1905 मा)।यसमा इलेक्ट्रिकल स्टिल ल्यामिनेशनको स्ट्याक र तीन-चरण भोल्टेजद्वारा आपूर्ति गरिएको तामाको कुण्डलहरूको बहुलता र सामान्यतया स्टिल प्लेट र तामा वा एल्युमिनियम प्लेटबाट बनेको "सेकेन्डरी" मिलेर बनेको "प्राथमिक" समावेश हुन्छ।
जब प्राथमिक कुण्डलीहरू सक्रिय हुन्छन्, माध्यमिक चुम्बकीकृत हुन्छ र माध्यमिक कन्डक्टरमा एडी धाराहरूको क्षेत्र बनाइन्छ।यस माध्यमिक क्षेत्रले त्यसपछि बल उत्पन्न गर्न प्राथमिक ब्याक EMF सँग अन्तरक्रिया गर्नेछ।गतिको दिशाले फ्लेमिङको बायाँ-हातको नियमलाई पछ्याउनेछ।गतिको दिशा वर्तमानको दिशा र क्षेत्र / प्रवाहको दिशामा लम्ब हुनेछ।
चित्र २
रैखिक प्रेरण मोटरहरूले धेरै कम लागतको फाइदा प्रदान गर्दछ किनभने माध्यमिकले कुनै स्थायी चुम्बकहरू प्रयोग गर्दैन।NdFeB र SmCo स्थायी चुम्बकहरू धेरै महँगो छन्।रैखिक इन्डक्शन मोटरहरूले आफ्नो माध्यमिकका लागि धेरै सामान्य सामग्रीहरू, (स्टील, एल्युमिनियम, तामा) प्रयोग गर्छन् र आपूर्तिको यो जोखिमलाई हटाउँछन्।
यद्यपि, रैखिक प्रेरण मोटरहरू प्रयोग गर्ने नकारात्मक पक्ष भनेको त्यस्ता मोटरहरूको लागि ड्राइभको उपलब्धता हो।जबकि स्थायी चुम्बक रैखिक मोटरहरूको लागि ड्राइभहरू फेला पार्न धेरै सजिलो छ, रैखिक इन्डक्शन मोटरहरूको लागि ड्राइभहरू फेला पार्न धेरै गाह्रो छ।
चित्र ३
स्थायी चुम्बक रैखिक सिंक्रोनस मोटर्स
स्थायी चुम्बक रैखिक सिंक्रोनस मोटरहरू (PMLSM) अनिवार्य रूपमा रैखिक इन्डक्शन मोटरहरू जस्तै प्राथमिक हुन्छन् (अर्थात्, विद्युतीय स्टिल ल्यामिनेशनको स्ट्याकमा माउन्ट गरिएको कुण्डलहरूको सेट र तीन-चरण भोल्टेजद्वारा संचालित)।माध्यमिक फरक छ।
स्टिलको प्लेटमा राखिएको एल्युमिनियम वा तामाको प्लेटको सट्टा, सेकेन्डरी स्टिलको प्लेटमा राखिएको स्थायी चुम्बकहरूले बनेको हुन्छ।चुम्बकीकरणको प्रत्येक चुम्बकको दिशा चित्र 3 मा देखाइए अनुसार अघिल्लोको सन्दर्भमा वैकल्पिक हुनेछ।
स्थायी चुम्बकहरू प्रयोग गर्ने स्पष्ट फाइदा माध्यमिकमा स्थायी क्षेत्र सिर्जना गर्नु हो।हामीले प्राइमरी फिल्ड र सेकेन्डरी फिल्डको अन्तरक्रियाबाट इन्डक्सन मोटरमा बल उत्पन्न भएको देख्यौं जुन मोटर एयरग्याप मार्फत सेकेन्डरीमा एडी धारको फिल्ड सिर्जना भएपछि मात्र उपलब्ध हुन्छ।यसले "स्लिप" भनिने ढिलाइको परिणाम दिन्छ र माध्यमिकको गति प्राथमिकलाई आपूर्ति गरिएको प्राथमिक भोल्टेजसँग सिङ्कमा हुँदैन।
यस कारणका लागि, इन्डक्शन रैखिक मोटरहरूलाई "एसिन्क्रोनस" भनिन्छ।एक स्थायी चुम्बक रैखिक मोटर मा, माध्यमिक गति सधैं प्राथमिक भोल्टेज संग सिङ्क मा हुनेछ किनभने माध्यमिक क्षेत्र सधैं उपलब्ध छ र कुनै ढिलाइ बिना।यस कारणका लागि, स्थायी रैखिक मोटरहरूलाई "सिंक्रोनस" भनिन्छ।
PMLSM मा विभिन्न प्रकारका स्थायी चुम्बकहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ।पछिल्लो 120 वर्षहरूमा, प्रत्येक सामग्रीको अनुपात परिवर्तन भएको छ।आजसम्म, PMLSMs ले या त NdFeB म्याग्नेट वा SmCo म्याग्नेटहरू प्रयोग गरिरहेका छन् तर धेरैजसोले NdFeB म्याग्नेटहरू प्रयोग गरिरहेका छन्।चित्र 4 ले स्थायी चुम्बक विकासको इतिहास देखाउँछ।
चित्र ४
चुम्बक शक्ति यसको ऊर्जा उत्पादन Megagauss-Oersted, (MGOe) मा विशेषता छ।अस्सीको दशकको मध्यसम्म स्टिल, फेराइट र अल्निको मात्र उपलब्ध थिए र धेरै कम ऊर्जा उत्पादनहरू प्रदान गर्दै थिए।SmCo म्याग्नेटहरू 1960 को प्रारम्भमा कार्ल स्ट्रनाट र एल्डन रे द्वारा कामको आधारमा विकसित गरिएको थियो र पछि साठको दशकको अन्तमा व्यापारिकरण गरियो।
चित्र ५
SmCo म्याग्नेटको ऊर्जा उत्पादन सुरुमा Alnico म्याग्नेटको ऊर्जा उत्पादनको दोब्बर भन्दा बढी थियो।1984 मा जनरल मोटर्स र सुमितोमोले स्वतन्त्र रूपमा NdFeB म्याग्नेटहरू विकास गरे, नियोडाइनियम, फलाम र बोरोनको यौगिक।SmCo र NdFeB चुम्बकहरूको तुलना चित्र 5 मा देखाइएको छ।
NdFeB चुम्बकहरूले SmCo चुम्बकहरू भन्दा धेरै उच्च बल विकास गर्दछ तर उच्च तापमानमा धेरै संवेदनशील हुन्छन्।SmCo चुम्बकहरू क्षरण र कम तापक्रममा पनि धेरै प्रतिरोधी हुन्छन् तर महँगो हुन्छन्।अपरेटिङ तापक्रम चुम्बकको अधिकतम तापक्रममा पुग्दा चुम्बकले चुम्बकीकरण गर्न थाल्छ, र यो डिमग्नेटाइजेशन अपरिवर्तनीय हुन्छ।चुम्बक गुमाउने चुम्बकीकरणले मोटरलाई बल गुमाउनेछ र चश्मा पूरा गर्न असक्षम हुनेछ।यदि चुम्बकले अधिकतम तापक्रम 100% भन्दा कम समय सञ्चालन गर्छ भने, यसको बल लगभग अनिश्चित कालसम्म सुरक्षित हुनेछ।
SmCo म्याग्नेटको उच्च लागतको कारण, NdFeB चुम्बकहरू धेरैजसो मोटरहरूको लागि सही विकल्प हुन्, विशेष गरी उच्च बल उपलब्ध हुँदा।यद्यपि, केहि अनुप्रयोगहरूको लागि जहाँ अपरेटिङ तापक्रम धेरै उच्च हुन सक्छ अधिकतम परिचालन तापक्रमबाट टाढा रहन SmCo म्याग्नेटहरू प्रयोग गर्न राम्रो हुन्छ।
रैखिक मोटर्स को डिजाइन
एक रैखिक मोटर सामान्यतया Finite Element Electromagnetic Simulation मार्फत डिजाइन गरिएको हो।लेमिनेशन स्ट्याक, कोइल, म्याग्नेट, र चुम्बकहरूलाई समर्थन गर्ने स्टिल प्लेट प्रतिनिधित्व गर्न 3D मोडेल सिर्जना गरिनेछ।हावा मोटरको वरिपरि र एयरग्यापमा मोडेल गरिनेछ।त्यसपछि सामग्री गुणहरू सबै कम्पोनेन्टहरूका लागि प्रविष्ट गरिनेछ: चुम्बक, विद्युतीय स्टील, स्टील, कुण्डल, र हावा।एक जाल त्यसपछि H वा P तत्वहरू र मोडेल समाधान प्रयोग गरेर सिर्जना गरिनेछ।त्यसपछि मोडेलमा प्रत्येक कुण्डलीमा वर्तमान लागू हुन्छ।
चित्र 6 ले सिमुलेशनको आउटपुट देखाउँदछ जहाँ टेस्लामा फ्लक्स प्रदर्शित हुन्छ।सिमुलेशनको लागि ब्याजको मुख्य उत्पादन मूल्य निश्चित रूपमा मोटर बल हो र उपलब्ध हुनेछ।कोइलको अन्तिम मोडले कुनै बल उत्पादन गर्दैन, त्यसैले लेमिनेसन, म्याग्नेट, र चुम्बकहरूलाई समर्थन गर्ने स्टिल प्लेट सहित मोटरको 2D मोडेल (DXF वा अन्य ढाँचा) प्रयोग गरेर 2D सिमुलेशन चलाउन पनि सम्भव छ।यस्तो 2D सिमुलेशनको आउटपुट 3D सिमुलेशनको धेरै नजिक र मोटर बल मूल्याङ्कन गर्न पर्याप्त सही हुनेछ।
चित्र 6
3D वा 2D मोडेल मार्फत एक रैखिक इन्डक्सन मोटरलाई उस्तै मोडेल गरिनेछ तर समाधान PMLSM को तुलनामा अधिक जटिल हुनेछ।यो किनभने PMLSM माध्यमिकको चुम्बकीय प्रवाह चुम्बक गुणहरू प्रविष्ट गरेपछि तुरुन्तै मोडेल गरिनेछ, त्यसैले मोटर बल सहित सबै आउटपुट मानहरू प्राप्त गर्न केवल एक समाधान आवश्यक हुनेछ।
जे होस्, इन्डक्शन मोटरको माध्यमिक प्रवाहलाई क्षणिक विश्लेषणको आवश्यकता पर्दछ (अर्थात निश्चित समय अन्तरालमा धेरै समाधानहरू) ताकि LIM माध्यमिकको चुम्बकीय प्रवाह निर्माण गर्न सकिन्छ र त्यसपछि मात्र बल प्राप्त गर्न सकिन्छ।विद्युत चुम्बकीय परिमित तत्व सिमुलेशनको लागि प्रयोग गरिएको सफ्टवेयरमा क्षणिक विश्लेषण चलाउन सक्ने क्षमता हुनु आवश्यक छ।
रैखिक मोटर स्टेज
चित्र ७
Hiwin Corporation ले कम्पोनेन्ट स्तरमा रैखिक मोटरहरू आपूर्ति गर्दछ।यस अवस्थामा, केवल रैखिक मोटर र माध्यमिक मोड्युलहरू डेलिभर गरिनेछ।PMLSM मोटरको लागि, माध्यमिक मोड्युलहरूमा विभिन्न लम्बाइका स्टिल प्लेटहरू हुन्छन् जसको माथि स्थायी चुम्बकहरू जम्मा हुनेछन्।Hiwin Corporation ले चित्र 7 मा देखाइए अनुसार पूर्ण चरणहरू पनि आपूर्ति गर्दछ।
यस्तो चरणमा फ्रेम, रेखीय बियरिङ, मोटर प्राइमरी, सेकेन्डरी म्याग्नेट, ग्राहकले आफ्नो पेलोड जोड्नको लागि एउटा क्यारिज, इन्कोडर र केबल ट्र्याक समावेश हुन्छ।एक रेखीय मोटर स्टेज डेलिभरीमा सुरु गर्न र जीवनलाई सजिलो बनाउनको लागि तयार हुनेछ किनभने ग्राहकले स्टेज डिजाइन र निर्माण गर्न आवश्यक पर्दैन, जसको लागि विशेषज्ञ ज्ञान चाहिन्छ।
रैखिक मोटर स्टेज सेवा जीवन
रैखिक मोटर स्टेजको सेवा जीवन बेल्ट, बल स्क्रू वा र्याक र पिनियन द्वारा संचालित स्टेज भन्दा धेरै लामो हुन्छ।अप्रत्यक्ष रूपमा सञ्चालित चरणहरूको मेकानिकल कम्पोनेन्टहरू सामान्यतया घर्षण र पहिरनको कारण असफल हुने पहिलो कम्पोनेन्टहरू हुन् जुन तिनीहरू लगातार उजागर हुन्छन्।रैखिक मोटर स्टेज कुनै मेकानिकल सम्पर्क वा पहिरन बिनाको प्रत्यक्ष ड्राइभ हो किनभने प्रसारण माध्यम हावा हो।त्यसकारण, रैखिक मोटर स्टेजमा असफल हुन सक्ने मात्र कम्पोनेन्टहरू रैखिक बियरिङ वा मोटर नै हुन्।
रैखिक बियरिङहरू सामान्यतया धेरै लामो सेवा जीवन छ किनभने रेडियल लोड धेरै कम छ।मोटर को सेवा जीवन औसत चलिरहेको तापमान मा निर्भर हुनेछ।चित्र 8 ले तापमान को प्रकार्य को रूप मा मोटर इन्सुलेशन जीवन देखाउँछ।नियम अनुसार चलिरहेको तापक्रम मूल्याङ्कन गरिएको तापक्रमभन्दा माथि रहेको प्रत्येक १० डिग्री सेल्सियसको लागि सेवा जीवन आधा हुनेछ।उदाहरणका लागि, मोटर इन्सुलेशन क्लास एफ 120 डिग्री सेल्सियसको औसत तापक्रममा 325,000 घण्टा चल्नेछ।
तसर्थ, यो अनुमान गरिएको छ कि एक रेखीय मोटर स्टेजको 50+ वर्षको सेवा जीवन हुनेछ यदि मोटरलाई रूढिवादी रूपमा चयन गरिएको छ, एक सेवा जीवन जुन बेल्ट, बल स्क्रू, वा र्याक र पिनियन चालित चरणहरू द्वारा प्राप्त गर्न सकिँदैन।
चित्र ८
रैखिक मोटर्स लागि आवेदन
लिनियर इन्डक्सन मोटर्स (LIM) प्रायः लामो यात्रा लम्बाइ भएका अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ र जहाँ धेरै उच्च बल चाहिन्छ र धेरै उच्च गतिको साथ जोडिन्छ।रैखिक प्रेरण मोटर चयन गर्नुको कारण यो हो कि माध्यमिकको लागत PMLSM प्रयोग गर्दा भन्दा धेरै कम हुनेछ र धेरै उच्च गतिमा रैखिक प्रेरण मोटर दक्षता धेरै उच्च छ, त्यसैले थोरै शक्ति हराउनेछ।
उदाहरण को लागी, EMALS (विद्युत चुम्बकीय प्रक्षेपण प्रणाली), विमान वाहकहरु लाई विमान लन्च गर्न को लागी प्रयोग गरिन्छ रैखिक प्रेरण मोटरहरु को उपयोग गरीरहेको छ।पहिलो यस्तो रैखिक मोटर प्रणाली USS Gerald R. Ford विमान वाहकमा स्थापना गरिएको थियो।मोटरले 91 मिटरको ट्र्याकमा 240 किमी/घन्टाको गतिमा 45,000 किलोग्रामको विमानलाई गति दिन सक्छ।
अर्को उदाहरण मनोरञ्जन पार्क सवारी।यी मध्ये केही प्रणालीहरूमा स्थापित रैखिक इन्डक्सन मोटरहरूले 3 सेकेन्डमा 0 देखि 100 किमी/घन्टासम्म धेरै उच्च पेलोडहरूलाई गति दिन सक्छन्।रैखिक प्रेरण मोटर चरणहरू RTUs, (रोबोट यातायात एकाइहरू) मा पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ।धेरैजसो RTU हरू र्याक र पिनियन ड्राइभहरू प्रयोग गर्दैछन् तर एक रेखीय इन्डक्शन मोटरले उच्च प्रदर्शन, कम लागत, र धेरै लामो सेवा जीवन प्रदान गर्न सक्छ।
स्थायी चुम्बक सिंक्रोनस मोटर्स
PMLSMs सामान्यतया धेरै सानो स्ट्रोक, कम गति तर उच्च देखि धेरै उच्च शुद्धता र गहन कर्तव्य चक्र संग अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिनेछ।यी अनुप्रयोगहरू मध्ये अधिकांश AOI (स्वचालित अप्टिकल निरीक्षण), अर्धचालक र लेजर मेसिन उद्योगहरूमा पाइन्छ।
रैखिक मोटर चालित चरणहरूको चयन, (प्रत्यक्ष ड्राइभ), अप्रत्यक्ष ड्राइभहरूमा महत्त्वपूर्ण प्रदर्शन लाभहरू प्रदान गर्दछ, (चरणहरू जहाँ रैखिक गति रोटरी गति रूपान्तरण गरेर प्राप्त गरिन्छ), लामो समयसम्म चल्ने डिजाइनहरूका लागि र धेरै उद्योगहरूको लागि उपयुक्त छन्।
पोस्ट समय: फेब्रुअरी-06-2023