Dynamiczny silnik liniowy
Wielu naukowców i instytutów badawczych w kraju i za granicą badało dynamiczne silniki liniowe, ale większość z nich skupia się na optymalizacji struktury i materiałów magnesów trwałych, ogólnej konstrukcji silnika oraz obwodu sterowania i konstrukcji chipa w połączeniu z wydajną kontrolą strategie. pole. Jednak nie ma wielu badań dotyczących jego stosunku mocy do mocy i opóźnienia czasowego od rozruchu do stanu ustalonego. W tej części dokonano dogłębnej dyskusji na ten temat.
Silnik liniowy z ruchomą cewką może w sposób ciągły przekształcać sygnał wejściowego napięcia zewnętrznego w liniowe przemieszczenie ruchu posuwisto-zwrotnego i może generować siłę elektromagnetyczną około 2,5 razy o tej samej wielkości konstrukcyjnej i jest szeroko stosowany z wysoką charakterystyką liniowości i małą histerezą. Uwaga. Jednakże, podczas przemieszczania się pojedynczej cewki złożonej z konwencjonalnej struktury, prądy wirowe są łatwo generowane wewnątrz materiału magnetycznego, tak że siła elektromagnetyczna wytwarzana przez cewkę jest zmniejszona. Jednocześnie, ze względu na charakterystykę impedancji komponentu cewki, istnieją pewne ograniczenia zarówno w czasie odpowiedzi, jak i prędkości odpowiedzi. Rozwój dużej mocy elektromagnetycznej i liniowych silników o dużej odpowiedzi z ruchomą cewką jest trendem w dziedzinie elektrotechniki.
W tym celu proponuje się nowy typ liniowego silnika z ruchomą cewką z dwukierunkowym sterowaniem odwracalnym. Dla cewki przenoszącej prąd przyjęto nowy rodzaj kombinacji podziału cewki, równoległej i równoległej konwersji, a czas odpowiedzi obciążenia obu końców cewki jest poprawiony poprzez zmianę rezystancji i stałej czasowej. Sposób sterowania modulacją szerokości impulsu PWM jest wykorzystywany do sterowania wielkością i kierunkiem prądu cewki, który może nie tylko osiągnąć stabilne i niezakłócone sterowanie przełączaniem silnika, ale również realizować dużą charakterystykę siły elektromagnetycznej i charakterystyki odpowiedzi wysokiej częstotliwości urządzenia.
Struktura i zasada
Struktura liniowego silnika z ruchomą cewką jest taka, jak pokazano na fig. 1. Wiele pierścieniowych magnesów stałych jest umieszczonych na obwodzie wewnętrznej ściany obudowy, a zwora znajduje się w pierścieniowym korpusie z magnesem trwałym i jest przymocowane do jednego końca obudowy za pomocą śrub. Cewka zasilająca jest owinięta wokół cewki elektromagnetycznej cewki siły i połączona z wałem wyjściowym, przepływa przez szczelinę powietrzną między magnesem trwałym i zworą za pomocą kołka prowadzącego i jest oddzielona od zewnątrz przez miskę uszczelniającą.
Zasada sterowania jest pokazana na rysunku 3. Najpierw napięcie wejściowe ui jest przetwarzane przez wzmacniacz, a następnie ładowane do cewki sterującej. Cewka sterująca prądem wraz z cewką cewki elektromagnetycznej generowana jest przez siłę elektromagnetyczną Fcd w stałym polu magnetycznym dostarczonym przez magnes stały. Przesunięcie xc jest takie, że rdzeń jest przesuwany razem. Zespół cewki wykrywa błąd położenia przez czujnik przemieszczenia, a następnie przekształca go w napięcie sygnału, które jest kompensowane do sygnału wejściowego ur jako napięcie korekcji ue, aby zapewnić, że zespół cewki pozostaje w prawidłowej pozycji w razie potrzeby. Wielkość i kierunek siły elektromagnetycznej zależy od wielkości i kierunku prądu sterowania i w cewce. Kierunek siły elektromagnetycznej Fcd zmienia się, zmieniając kierunek sygnału napięcia wejściowego, uzyskując w ten sposób ruch dwukierunkowy. W ten sposób system jest kontrolowany przez zamkniętą pętlę, co również poprawia jego dokładność sterowania i szybkość reakcji.
Siła elektromagnetyczna Fcd jest zawsze proporcjonalna do prądu twornika i, a indukowana siła elektromotoryczna E jest zawsze proporcjonalna do prędkości poruszania się vc. Współczynniki proporcjonalności nazywane są odpowiednio stałą siły elektromagnetycznej i stałą siły elektromotorycznej, a wartości obu są nieco inne. Wpływ reakcji twornika, ale w zasadzie taki sam, jest w przybliżeniu iloczynem indukcji magnetycznej szczeliny powietrznej Bg i efektywnej długości nawijania la. Ponadto, nie wymaga zmiany kierunku w zakresie skoku, a indukcyjność cewki zasadniczo nie zmienia się w zakresie skoku, więc liniowy silnik typu z ruchomą cewką ma dobrą kontrolę.
Konstrukcja z cewką złożoną
Cewka jest kluczowym elementem liniowego silnika cewki ruchomej. Jego główną funkcją jest przekształcanie energii elektrycznej w energię mechaniczną, która jest szeroko stosowana w dziedzinie sterowania siłownikami. Obecnie powszechnie stosowanym sposobem nawijania cewek jest metoda pojedynczej cewki, a prędkość reakcji i siła elektromagnetyczna są ograniczone, a wydajność konwersji jest niska, co jest trudne do spełnienia w zakresie oszczędności energii, ochrony środowiska, wysokiej wydajności i wysoka prędkość. W tym dokumencie oryginalna cewka jest podzielona na wiele sekcji równo i używanych równolegle. Nie tylko znacznie zmniejsza wagę i zużycie energii przez cewkę, ale także zmniejsza utratę energii materiału i może spełnić wymagania dużej siły elektromagnetycznej i wysokiej częstotliwości reakcji.
Przy tym samym napięciu, pojedynczy zespół składowej obwodu cewki z ruchomą cewką może skrócić czas odpowiedzi i poprawić szybkość odpowiedzi, ale trudno jest uzyskać dużą moc wyjściową urządzenia elektromagnetycznego. Tylko utrzymując długość cewki w polu magnetycznym w cewce obwodu, można zapewnić dużą moc wyjściową elektromagnetyczną urządzenia, a długość cewki zasilanej w obwodzie może zostać zwiększona poprzez równoległą cewkę w celu zwiększenia siły elektromagnetycznej, w stosunku do przeciwnej do pojedynczej cewki. Siła elektromotoryczna nie wzrasta. Równomierne rozszczepienie i równoległe połączenie cewki ruchomej może zmniejszyć rezystancję i indukcyjność urządzenia, zmniejszyć rezystancję i wzmocnić prąd oraz znacznie poprawić siłę elektromagnetyczną wyjściową urządzenia; jednak ponieważ indukcyjność jest względnie za mała, nie ma to wpływu na odpowiedź silnika liniowego cewki ruchomej. Duży.
Jeżeli przepływający prąd jest zbyt duży, wytworzone pole magnetyczne oddziałuje z polem magnetycznym szczeliny powietrznej, powodując nieliniowe ograniczenie pola magnetycznego; duży prąd jest przepuszczany przez długi czas, a temperatura robocza gwałtownie rośnie, powodując straty ciepła, a czas pracy i żywotność silnika są ograniczone; Indukcyjność cewki Obecność prądu roboczego jest zawsze łatwo osiągnąć stan ustalony.
na zakończenie
W tych samych warunkach pracy napięciowej, w porównaniu z zespołem ruchomych cewek w szeregu, zespół pojedynczej grupy ruchomej cewki ma małą rezystancję obwodu i małą indukcyjność, co może skrócić czas odpowiedzi i poprawić szybkość reakcji, ale trudno jest zrealizować duża siła elektromagnetyczna urządzenia. Tylko utrzymując długość cewki w polu magnetycznym w cewce obwodu, można zapewnić dużą siłę elektromagnetyczną urządzenia, a długość cewki zasilanej w obwodzie zwiększa się poprzez równoległą grupę cewek do zwiększyć siłę elektromagnetyczną, a siła tylnej elektromotorycznej pojedynczej cewki nie wzrasta. W tym artykule sprawdzono, czy równomiernie rozdzielony zespół cewek jest zaprojektowany równolegle, a skokowa odpowiedź przesunięcia osiąga około 1 mm, co zmniejsza się z ponad 14,6 ms do mniej niż 9,94 ms, a prędkość reakcji jest większa niż podwojony. Siła elektromagnetyczna wynosi 10,8N. Zwiększając się do 93,2N, przyspieszenie również wzrosło o 8 razy. W połączeniu z trybem sterowania PWM, można zrealizować sterowanie o wyższej częstotliwości. Czas odpowiedzi siły elektromagnetycznej osiągającej wartość maksymalną jest zredukowany do 0,688 ms, co znacznie poprawia charakterystykę odpowiedzi wysokiej częstotliwości całego urządzenia i pozwala uzyskać krótki czas odpowiedzi wyjściowej i dużą siłę elektromagnetyczną. Funkcje. Silnik liniowy z ruchomą cewką może być szeroko stosowany w różnych typach układów sterowania automatycznego wymagających wysokiej prędkości reakcji, takich jak produkty sterowane numerycznie z napędem bezpośrednim, i ma dobrą perspektywę.
