ያሉትን የተለያዩ መስመራዊ ሞተሮችን ይመልከቱ እና ለመተግበሪያዎ ተስማሚ የሆነውን አይነት እንዴት እንደሚመርጡ ይመልከቱ።
የሚቀጥለው አንቀጽ የተለያዩ የመስመራዊ ሞተሮች አጠቃላይ እይታ ነው ፣ የእነሱን የአሠራር መርሆዎች ፣ የቋሚ ማግኔቶችን ልማት ታሪክ ፣ የመስመራዊ ሞተሮች እና የኢንዱስትሪ ዘርፎች ዲዛይን ዘዴዎችን ጨምሮ እያንዳንዱን ዓይነት መስመራዊ ሞተር በመጠቀም።
መስመራዊ የሞተር ቴክኖሎጂ፡- ሊኒያር ኢንዳክሽን ሞተርስ (ኤልኤምአይ) ወይም ቋሚ ማግኔት መስመራዊ የተመሳሰለ ሞተርስ (PMLSM) ሊሆን ይችላል።PMLSM የብረት ኮር ወይም ብረት የሌለው ሊሆን ይችላል።ሁሉም ሞተሮች በጠፍጣፋ ወይም በቱቦ ውቅር ይገኛሉ።ሂዊን ለ20 ዓመታት በመስመራዊ ሞተር ዲዛይን እና ማምረቻ ግንባር ቀደም ነው።
የመስመር ሞተርስ ጥቅሞች
መስመራዊ ሞተር የመስመራዊ እንቅስቃሴን ለማቅረብ ይጠቅማል፣ ማለትም፣ የተሰጠውን ጭነት በታዘዘ ፍጥነት፣ ፍጥነት፣ የጉዞ ርቀት እና ትክክለኛነት ማንቀሳቀስ።ከመስመር ሞተር የሚነዱ በስተቀር ሁሉም የእንቅስቃሴ ቴክኖሎጂዎች የማሽከርከር እንቅስቃሴን ወደ መስመራዊ እንቅስቃሴ ለመቀየር አንዳንድ ዓይነት ሜካኒካል ድራይቭ ናቸው።እንደነዚህ ያሉት የእንቅስቃሴ ስርዓቶች በኳስ ዊንጣዎች, ቀበቶዎች ወይም መደርደሪያ እና ፒንዮን ይንቀሳቀሳሉ.የእነዚህ ሁሉ አንጻፊዎች የአገልግሎት ሕይወት የማሽከርከር እንቅስቃሴን ወደ መስመራዊ እንቅስቃሴ ለመለወጥ በሚያገለግሉት የሜካኒካል ክፍሎች መልበስ ላይ በጣም ጥገኛ ነው እና በአንጻራዊ ሁኔታ አጭር ነው።
የመስመራዊ ሞተሮች ዋነኛው ጠቀሜታ ምንም አይነት ሜካኒካል ሲስተም ሳይኖር መስመራዊ እንቅስቃሴን ማቅረብ ነው ምክንያቱም አየር ማስተላለፊያው መካከለኛ ስለሆነ መስመራዊ ሞተሮች በመሠረቱ ፍሪክሽን የለሽ ድራይቮች በንድፈ ሀሳብ ያልተገደበ የአገልግሎት ህይወት ይሰጣሉ።የመስመራዊ እንቅስቃሴን ለማምረት ምንም አይነት ሜካኒካል ክፍሎች ስለማይጠቀሙ በጣም ከፍተኛ ፍጥነት መጨመር የሚቻሉት እንደ ኳስ ብሎኖች፣ ቀበቶዎች ወይም መደርደሪያ እና ፒንዮን ያሉ ሌሎች አሽከርካሪዎች ከባድ ገደቦች የሚያጋጥሟቸው ይሆናል።
መስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተርስ
ምስል 1
መስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተር (LIM) ለመጀመሪያ ጊዜ የተፈለሰፈው (US patent 782312 - Alfred Zehden በ1905)።በ "ዋና" የተከማቸ የኤሌክትሪክ ብረታ ብረት ማቅለጫዎች እና ብዙ ቁጥር ያላቸው የመዳብ ጠመዝማዛዎች በሶስት ፎቅ ቮልቴጅ እና በአጠቃላይ "ሁለተኛ ደረጃ" በአጠቃላይ በብረት ብረት እና በመዳብ ወይም በአሉሚኒየም ጠፍጣፋ.
ዋናዎቹ ጠመዝማዛዎች ኃይል በሚሰጡበት ጊዜ ሁለተኛው መግነጢሳዊ ይሆናል እና በሁለተኛ ደረጃ መሪ ውስጥ የኤዲ ሞገድ መስክ ይፈጠራል።ይህ ሁለተኛ መስክ ሃይልን ለማመንጨት ከዋናው ጀርባ EMF ጋር ይገናኛል።የእንቅስቃሴ አቅጣጫ የፍሌሚንግ ግራ-እጅ ህግን ይከተላል ማለትም;የእንቅስቃሴው አቅጣጫ ወደ የአሁኑ አቅጣጫ እና የመስክ / ፍሰት አቅጣጫ ቀጥ ያለ ይሆናል።
ምስል 2
መስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተሮች በጣም ዝቅተኛ ዋጋ ያለውን ጥቅም ይሰጣሉ ምክንያቱም ሁለተኛው ምንም ቋሚ ማግኔቶችን አይጠቀምም.NdFeB እና SmCo ቋሚ ማግኔቶች በጣም ውድ ናቸው።የመስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተሮች ለሁለተኛ ደረጃቸው በጣም የተለመዱ ቁሳቁሶችን (ብረት, አሉሚኒየም, መዳብ) ይጠቀማሉ እና ይህንን የአቅርቦት አደጋ ያስወግዳሉ.
ነገር ግን የመስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተሮችን መጠቀም ጉዳቱ ለእንደዚህ አይነት ሞተሮች የአሽከርካሪዎች መኖር ነው።ለቋሚ ማግኔት መስመራዊ ሞተሮች ሾፌሮችን ማግኘት በጣም ቀላል ቢሆንም፣ ለመስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተሮችን ድራይቭ ማግኘት በጣም ከባድ ነው።
ምስል 3
ቋሚ ማግኔት መስመራዊ የተመሳሰለ ሞተርስ
የቋሚ ማግኔት መስመራዊ የተመሳሰለ ሞተሮች (PMLSM) በመሰረቱ ከመስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተሮች ጋር አንድ አይነት የመጀመሪያ ደረጃ አላቸው (ማለትም በኤሌክትሪክ ብረት ብረታ ብረት ክምር ላይ የተገጠሙ እና በሦስት-ደረጃ ቮልቴጅ የሚነዱ ጥቅልሎች)።ሁለተኛ ደረጃው ይለያያል።
በአሉሚኒየም ወይም በመዳብ በተሠራው ብረት ላይ በተገጠመ ጠፍጣፋ ፋንታ, ሁለተኛው በብረት ብረት ላይ የተገጠሙ ቋሚ ማግኔቶችን ያቀፈ ነው.በስእል 3 ላይ እንደሚታየው የእያንዳንዱ ማግኔት የመግነጢሳዊ አቅጣጫ ከቀዳሚው አንፃር ይለዋወጣል።
ቋሚ ማግኔቶችን መጠቀም ግልጽ ጠቀሜታ በሁለተኛ ደረጃ ቋሚ መስክ መፍጠር ነው.በኢንደክሽን ሞተር ላይ ሃይል የሚመነጨው ከዋናው መስክ እና ከሁለተኛው መስክ ጋር በመገናኘት መሆኑን አይተናል ይህም በሁለተኛው ውስጥ በሞተር ኤርጌፕ በኩል የኤዲ ሞገድ መስክ ከተፈጠረ በኋላ ብቻ ነው.ይህ "ሸርተቴ" ተብሎ የሚጠራ መዘግየት እና የሁለተኛው ክፍል እንቅስቃሴ ከዋናው ቮልቴጅ ጋር የማይመሳሰል ይሆናል.
በዚህ ምክንያት, ኢንዳክሽን መስመራዊ ሞተሮች "ተመሳሳይ" ይባላሉ.በቋሚ ማግኔት መስመራዊ ሞተር ላይ የሁለተኛ ደረጃ እንቅስቃሴ ሁል ጊዜ ከዋናው ቮልቴጅ ጋር የሚመሳሰል ይሆናል ምክንያቱም የሁለተኛ ደረጃ መስክ ሁል ጊዜ የሚገኝ እና ያለ ምንም መዘግየት ነው።በዚህ ምክንያት, ቋሚ መስመራዊ ሞተሮች "የተመሳሰለ" ይባላሉ.
በ PMLSM ላይ የተለያዩ አይነት ቋሚ ማግኔቶችን መጠቀም ይቻላል.ባለፉት 120 ዓመታት ውስጥ የእያንዳንዱ ቁሳቁስ ጥምርታ ተለውጧል.ከዛሬ ጀምሮ PMLSMs የNDFeB ማግኔቶችን ወይም SmCo ማግኔቶችን እየተጠቀሙ ነው ነገርግን አብዛኛዎቹ የNDFeB ማግኔቶችን እየተጠቀሙ ነው።ምስል 4 የቋሚ ማግኔት እድገት ታሪክን ያሳያል.
ምስል 4
የማግኔት ጥንካሬ በ Megagauss-Oersteds, (MGOe) ውስጥ ባለው የኃይል ምርቱ ተለይቶ ይታወቃል.እስከ ሰማንያዎቹ አጋማሽ ድረስ ስቲል፣ ፌሪት እና አልኒኮ ብቻ ይገኛሉ እና በጣም አነስተኛ የኃይል ምርቶችን ያቀርቡ ነበር።SmCo ማግኔቶችን በ1960ዎቹ መጀመሪያ ላይ በካርል ስትርናት እና በአልደን ሬይ ስራ ላይ ተመስርተው እና በኋላ በስልሳዎቹ መገባደጃ ላይ ለገበያ ቀርበዋል።
ምስል 5
የ SmCo ማግኔቶች የኃይል ምርት መጀመሪያ ላይ ከአልኒኮ ማግኔቶች የኃይል ምርት በእጥፍ ይበልጣል።እ.ኤ.አ. በ 1984 ጄኔራል ሞተርስ እና ሱሚቶሞ የኒዮዲኒየም ፣ የብረት እና የቦሮን ውህድ የNDFeB ማግኔቶችን ለብቻ ሠሩ።የ SmCo እና NdFeB ማግኔቶችን ማነፃፀር በስእል 5 ላይ ይታያል።
የNDFeB ማግኔቶች ከ SmCo ማግኔቶች የበለጠ ከፍተኛ ኃይል ያዳብራሉ ነገር ግን ለከፍተኛ ሙቀት በጣም ስሜታዊ ናቸው።የ SmCo ማግኔቶች ከዝገት እና ዝቅተኛ የሙቀት መጠን በጣም የሚቋቋሙ ናቸው ነገር ግን በጣም ውድ ናቸው.የሥራው ሙቀት ወደ ማግኔቱ ከፍተኛው የሙቀት መጠን ሲደርስ ማግኔቱ ማግኔቲዝዝ ማድረግ ይጀምራል, እና ይህ ዲግኔትዜሽን ሊቀለበስ የማይችል ነው.መግነጢሳዊ መግነጢሳዊ ማጣት ሞተሩን ኃይል እንዲያጣ እና ዝርዝሩን ማሟላት እንዳይችል ያደርገዋል።ማግኔቱ ከከፍተኛው የሙቀት መጠን 100% በታች የሚሰራ ከሆነ ጥንካሬው ላልተወሰነ ጊዜ ይቆያል።
የSmCo ማግኔቶች ከፍተኛ ዋጋ ስላለው የNDFeB ማግኔቶች ለአብዛኞቹ ሞተሮች ትክክለኛ ምርጫ ናቸው፣ በተለይም ካለው ከፍተኛ ኃይል አንጻር።ነገር ግን፣ ለአንዳንድ አፕሊኬሽኖች የስራ ሙቀት በጣም ከፍተኛ ሊሆን ከሚችል ከፍተኛ የሙቀት መጠን ለመራቅ የ SmCo ማግኔቶችን መጠቀም ይመረጣል።
የመስመር ሞተሮች ንድፍ
መስመራዊ ሞተር በአጠቃላይ በ Finite Element Electromagnetic Simulation በኩል የተነደፈ ነው።ማግኔቶችን የሚደግፉትን የመሸፈኛ ቁልል፣ መጠምጠሚያዎች፣ ማግኔቶች እና የብረት ሳህን የሚወክል 3D ሞዴል ይፈጠራል።አየር በሞተሩ ዙሪያ እንዲሁም በአየር ክፍተት ውስጥ ሞዴል ይደረጋል.ከዚያም የቁሳቁሶች ባህሪያት ለሁሉም ክፍሎች ይገባሉ: ማግኔቶች, ኤሌክትሪክ ብረት, ብረት, ጥቅል እና አየር.ከዚያ H ወይም P አባሎችን በመጠቀም መረብ ይፈጠራል እና ሞዴሉ ይፈታል።ከዚያም አሁኑኑ በአምሳያው ውስጥ በእያንዳንዱ ጥቅል ላይ ይተገበራል.
ምስል 6 በ tesla ውስጥ ፍሰት የሚታይበት የማስመሰል ውጤት ያሳያል።የማስመሰል የፍላጎት ዋናው የውጤት ዋጋ በእርግጥ የሞተር ኃይል ነው እና ይገኛል።የመጠምጠሚያዎቹ የመጨረሻ መዞሪያዎች ምንም አይነት ሃይል ስለማይፈጥሩ፣ 2 ዲ አምሳያ (DXF ወይም ሌላ ፎርማት) በመጠቀም የማግኔት መደገፊያዎችን፣ ማግኔቶችን እና የብረት ሳህንን ጨምሮ የሞተርን 2 ዲ አምሳያ መጠቀም ይቻላል።የእንደዚህ አይነት 2 ዲ አምሳያ ውጤት ከ 3 ዲ አምሳያ ጋር በጣም ቅርብ እና የሞተር ኃይልን ለመገምገም በቂ ትክክለኛ ይሆናል።
ምስል 6
መስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተር በ3D ወይም 2D ሞዴል በተመሳሳይ መንገድ ይቀረፃል ነገርግን መፍታት ከPMLSM የበለጠ የተወሳሰበ ይሆናል።ምክንያቱም የPMLSM ሁለተኛ ደረጃ መግነጢሳዊ ፍሰት ወደ ማግኔቶች ባህሪያት ከገባ በኋላ ወዲያውኑ ስለሚቀረጽ የሞተር ሃይልን ጨምሮ ሁሉንም የውጤት እሴቶች ለማግኘት አንድ መፍትሄ ብቻ ያስፈልጋል።
ይሁን እንጂ የኢንደክሽን ሞተር ሁለተኛ ፍሰት ጊዜያዊ ትንተና ያስፈልገዋል (በተወሰነ ጊዜ ውስጥ ብዙ መፍትሄዎች ማለት ነው) ስለዚህ የ LIM ሁለተኛ ደረጃ መግነጢሳዊ ፍሰት ሊገነባ እና ከዚያ በኋላ ብቻ ኃይሉን ማግኘት ይቻላል.ለኤሌክትሮማግኔቲክ ፊኒት ኤሌመንት ሲሙሌሽን የሚያገለግለው ሶፍትዌር ጊዜያዊ ትንተና የማካሄድ ችሎታ ሊኖረው ይገባል።
መስመራዊ የሞተር ደረጃ
ምስል 7
ሂዊን ኮርፖሬሽን በመስመራዊ ሞተሮችን በክፍል ደረጃ ያቀርባል።በዚህ ሁኔታ, መስመራዊ ሞተር እና ሁለተኛ ሞጁሎች ብቻ ይሰጣሉ.ለ PMLSM ሞተር, ሁለተኛዎቹ ሞጁሎች ቋሚ ማግኔቶች የሚገጣጠሙበት የተለያየ ርዝመት ያላቸው የብረት ሳህኖች ይይዛሉ.ሂዊን ኮርፖሬሽን እንዲሁ በስእል 7 እንደሚታየው የተሟላ ደረጃዎችን ያቀርባል።
እንዲህ ዓይነቱ ደረጃ ፍሬም ፣ መስመራዊ ተሸካሚዎች ፣ የሞተር አንደኛ ደረጃ ፣ ሁለተኛ ደረጃ ማግኔቶች ፣ ደንበኛው የሚጫነውን ጭነት ፣ ኢንኮደር እና የኬብል ትራክን ያካትታል ።መስመራዊ የሞተር ደረጃ በሚሰጥበት ጊዜ ለመጀመር እና ህይወትን ቀላል ለማድረግ ዝግጁ ይሆናል ምክንያቱም ደንበኛው የባለሙያ እውቀትን የሚጠይቅ መድረክን መንደፍ እና ማምረት አያስፈልገውም።
መስመራዊ የሞተር ደረጃ የአገልግሎት ሕይወት
የመስመራዊ ሞተር ደረጃ የአገልግሎት ህይወት በቀበቶ፣ በኳስ screw ወይም መደርደሪያ እና ፒንዮን ከሚነዳው ደረጃ በእጅጉ ይረዝማል።በተዘዋዋሪ የሚነዱ ደረጃዎች ሜካኒካል ክፍሎቹ በተከታታይ በሚጋለጡት ግጭት እና ማልበስ ምክንያት ያልተሳካላቸው የመጀመሪያዎቹ አካላት ናቸው።የመስመራዊ ሞተር ደረጃ ምንም አይነት ሜካኒካል ግንኙነት ወይም ልብስ የሌለበት ቀጥተኛ ድራይቭ ነው ምክንያቱም ማስተላለፊያው አየር ነው.ስለዚህ, በመስመራዊ ሞተር ደረጃ ላይ ሊሳኩ የሚችሉት ብቸኛው አካላት ቀጥተኛ ተሸካሚዎች ወይም ሞተሩ ራሱ ናቸው.
የጨረር ጭነት በጣም ዝቅተኛ ስለሆነ የመስመራዊ ተሸካሚዎች በተለምዶ በጣም ረጅም የአገልግሎት ሕይወት አላቸው.የሞተር አገልግሎት ህይወት በአማካይ በሚሠራው የሙቀት መጠን ላይ የተመሰረተ ይሆናል.ምስል 8 እንደ የሙቀት መጠን የሞተር መከላከያ ህይወት ያሳያል.ደንቡ የአገልግሎት ህይወት በየ 10 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ በግማሽ ይቀንሳል, ይህም የሩጫው የሙቀት መጠን ከተገመተው የሙቀት መጠን በላይ ነው.ለምሳሌ፣ የሞተር ኢንሱሌሽን ክፍል F 325,000 ሰአታት በአማካኝ በ120°ሴ የሙቀት መጠን ይሰራል።
ስለዚህ ሞተሩ በጠባቂነት ከተመረጠ መስመራዊ የሞተር ደረጃ የአገልግሎት እድሜው ከ50 ዓመት በላይ እንደሚሆን አስቀድሞ ይጠበቃል።
ምስል 8
ለመስመር ሞተርስ ማመልከቻዎች
መስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተሮች (LIM) በአብዛኛው ረጅም የጉዞ ርዝማኔ ያላቸው እና በጣም ከፍተኛ ኃይል በሚያስፈልግባቸው አፕሊኬሽኖች ውስጥ ከከፍተኛ ፍጥነት ጋር ተዳምረው ያገለግላሉ።መስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተርን ለመምረጥ ምክንያቱ PMLSM ከመጠቀም ይልቅ የሁለተኛው ዋጋ በጣም ያነሰ ስለሚሆን እና በከፍተኛ ፍጥነት የሊኒያር ኢንዳክሽን ሞተር ብቃት በጣም ከፍተኛ ስለሆነ ትንሽ ሃይል ይጠፋል።
ለምሳሌ፣ EMALS (ኤሌክትሮማግኔቲክ ማስጀመሪያ ሲስተምስ)፣ በአውሮፕላኖች አጓጓዦች ላይ አውሮፕላኖችን ለማስነሳት የሚያገለግሉት መስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተሮችን ነው።የመጀመሪያው እንዲህ ዓይነቱ የመስመር ሞተር ሲስተም በዩኤስኤስ ጄራልድ አር ፎርድ አውሮፕላን ተሸካሚ ላይ ተጭኗል።ሞተሩ 45,000 ኪሎ ግራም አውሮፕላን በሰአት 240 ኪ.ሜ በ91 ሜትር ትራክ ላይ ማፋጠን ይችላል።
ሌላ ምሳሌ የመዝናኛ ፓርክ ግልቢያ።በአንዳንዶቹ ላይ የተጫኑት የመስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተሮች በ3 ሰከንድ ውስጥ ከ0 እስከ 100 ኪሜ በሰአት በጣም ከፍተኛ የሆነ ክፍያን ያፋጥኑታል።የመስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተር ደረጃዎች በ RTUs (Robot Transport Units) ላይም ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ።አብዛኛዎቹ RTUዎች ሬክ እና ፒንዮን ድራይቮች እየተጠቀሙ ነው ነገር ግን መስመራዊ ኢንዳክሽን ሞተር ከፍ ያለ አፈጻጸም፣ ዝቅተኛ ዋጋ እና በጣም ረጅም የአገልግሎት ህይወት ሊሰጥ ይችላል።
ቋሚ ማግኔት የተመሳሰለ ሞተርስ
PMLSMs ባብዛኛው አነስ ያሉ ስትሮክ፣ ዝቅተኛ ፍጥነቶች ነገር ግን ከከፍተኛ እስከ በጣም ከፍተኛ ትክክለኛነት እና ከፍተኛ የግዴታ ዑደቶች ባላቸው መተግበሪያዎች ላይ ጥቅም ላይ ይውላሉ።አብዛኛዎቹ እነዚህ መተግበሪያዎች በ AOI (አውቶሜትድ ኦፕቲካል ኢንስፔክሽን)፣ ሴሚኮንዳክተር እና ሌዘር ማሽን ኢንዱስትሪዎች ውስጥ ይገኛሉ።
የመስመራዊ ሞተር የሚነዱ ደረጃዎች (ቀጥታ ድራይቭ) ምርጫ በተዘዋዋሪ አሽከርካሪዎች ላይ ጉልህ የሆነ የአፈፃፀም ጥቅሞችን ይሰጣል ፣ (የመስመራዊ እንቅስቃሴ በ rotary Motion በመቀየር የሚገኝባቸው ደረጃዎች) ፣ ለረጅም ጊዜ ዲዛይኖች እና ለብዙ ኢንዱስትሪዎች ተስማሚ ናቸው።
የልጥፍ ጊዜ: የካቲት-06-2023