Линейный двигатель для привода ленточного конвейера

Введение

Так мы рассмотрели фундаментальные принципы работы электрических машин, которые производят вращением или круговыми движениями. В течение последних нескольких десятилетий обширные исследования в области двигателей привело к разработке двигателей линейных. Теоретически каждый тип вращающихся машин может найти линейную копию. Однако, это линейный асинхронный двигатель, который используется в широком спектре таких промышленных применениях, как высокие скорости наземного транспорта, системы раздвижных дверей, занавес съемники, и конвейеры.

Если асинхронный двигатель вырезать и установить в горизонтальном положении, получиться линейный асинхронный двигатель. Статор и ротор из вращающегося двигателя соответствует первичной и вторичной сторонам, соответственно, линейный асинхронный двигатель. Первичная обмотка состоит из магнитопровода с обмоткой три фазы, а вторичная сторона может быть просто листового металла или трехфазную обмотку, намотанную вокруг магнитного сердечника.

Основное различие между линейным асинхронным двигателем и его предшественником в том, что последний обладает бесконечным воздушным зазором и магнитной структурой, в то время как первый является открытым из-за конечной длины первичной и вторичной сторон. Кроме того, угловая скорость становится линейной скоростью, а крутящий момент становится тягой (силой) на значительное расстояние, на одной стороне удерживается короче, чем другие.

Например, в высокоскоростном наземном транспорте, используется первичная часть короткая и длинная вторичная часть. В такой системе, основной является составная часть транспортного средства, тогда как дорожка проявляется как вторичный.

Линейный асинхронный двигатель может быть односторонним или двусторонним, как показано на рис. 1, 2, 3. [1], [2], [6]. Для того, чтобы уменьшить общее нежелание линии магнитной индукции в односторонний линейный двигатель с металлическим листом в качестве вторичной обмотки, металлический лист опирается на ферромагнитные материалы, такие как железо.

Конструкция

Конструкция LMBC – Рис. 4 – очень простая как и принцип действия асинхронной машины. Движущийся элемент называется якорем. Неподвижная часть называется статором.

Рисунок 1 – Двухсторонний линейный асинхронный двигатель

Рисунок 2 – Односторонний линейный асинхронный двигатель

Рисунок 3 – Сечение асинхронного двигателя

Рисунок 4 – Геометрические размеры LMBC

Для противоположного якорь возможны механизмы, что и в таблице 2. Размеры щелей приведены в таблице 1. Рис. 5 показывает Тингли схему обмотки. Размещение U-фазы показывает рис. 6.

Таблица 1 – Параметры пазов

Параметры обмотки:

Параметры активной части:

Рисунок 5 – Геометрические размеры LMBC

Рисунок 6 – Размещение фазной обмотки

Теоретическая модель

В данном случае необходимо, чтобы выразить время гармонично электромагнитное поле ценности для ферромагнитных сред, то вихревые токи для электропроводящих и неферромагнитных частей, и, наконец, Лоренца силы, вызванные наличием поля и вихревых токов. Указанные электромагнитные поля в нелинейной среде B(H) описывается (подробнее см., например, [4]) с помощью векторного потенциала А (х, у, t) уравнение в частных производных [7].

Уравнение может быть заменено, в случае более простой, линейной задачи и предполагая, что ток возбуждения или вектор его текущей плотности гармонических переменных с частотой F по уравнению Гельмгольца для вектора (х, у) векторный потенциал А (х, у, t).

Вектор последующим вихревые токи , или его вектора , вызывают изменение во времени электромагнитного поля в электропроводной среде (например, в скользящем элементе линейного двигателя) задается соотношением

Вектор силы Лоренца которая работает на скользящем элементе линейного двигателя и который в данном случае имеются в виду значения и V колебаний компонент затем дается соотношением

где B = rotA и V представляет собой объем скольжения / смещения элемента. При этом справедливо следующее:

Решение данной математической модели проводили в MKP программе Quick Field, версия 5.0 [3].

Конвергенция решения контролируется, что гарантирует точность расчетов до трех значащих цифр [9]. В то же время граничные условия описывающие существование считается линейным двигателем в неограниченном, неферромагнитной однородной среде были соблюдены.

Результаты

Силы были рассчитаны для различных геометрических расположений LMBC. Чтобы рассчитать силы, предположение о том, что токи и напряжения являются синусоидальными сделано. Результаты расчетов приведены в таблице 2. Решение уравнения (4а, 4б) программным обеспечением Quick Field [3] по сетке при условии распределения (х, у) (рис. 4,5,6,7,8) представлены.

Рис. 7. показывает LMBC где листы находятся в 1 и 4 положениях.

Рис. 8. показывает деталь LMBC, схему магнитного поля с Al статором.

Рис. 9. показывает LMBC с алюминиевым статором (часть 4 является воздух).

Рис. 10. – деталь, Fe статор.

Рис. 11. показан статор Fe, перемещаясь из воздушного зазора.

Рисунок 7 – Схема магнитного поля

Рисунок 8 – Деталь LMBC, Al статор

Рисунок 9 – Схема магнитного поля, 4 - воздушные зазоры

Рисунок 10 – Деталь LMBC, Fe статор

Рисунок 11 – Магнитное короткое замыкание, Fe статор

Таблица 2 – Результаты расчетов

Заключение

• Доказано, что массивный блок значительно увеличит силу на алюминиевый якорь.
• Сила находится под влиянием электрических и магнитных свойств статора, размеров и ориентации.
• Размеры паза не имеют существенное влияние на значения сил.
• Сила уменьшается, когда якорь начинает двигаться из LMBC. Причина в магнитном коротком замыкании.
• Массивный блок статора не выгоден, но более часто встречаем.

Подтверждение

Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта GACR 102/05/942.

Ссылки

1. Guru, B. S. , Hiziroglu, H. R.: Electric machinery and transformers. Oxford UniversityPress.2001.
2. Daud, A.K., Hanitsch, R.: Design of hybrid linear stepping motor (HLSM) for long stroke operation.ICEM2004.
3. Manual QUICKField
4. Bianchi, N.: Electrical machines analysis using finite elements. CRC Press. 2005.
5. Chapman, S.J.: Electric Machinery. New York McGraw-Hill, 1985.
6. Laithwaite, E.R.: Linear Electric Motors, Mills & Boon Limited, London 1971.
7. Hanka, L.: Teorie elektromagnetickeho pole. SNTL Praha 1973.
8. Ralston, A.: A first course in numerical analysis. McGraw-Hill Book Co., NY. (in Czech: ACADEMIA Praha, 1973).
9. Capova, K., Faktorova, D., Marek, T.: The eddy current method using in non-destructive testing. AMTEE, Pilsen, 2005. pp. C13-C18.