Линейные двигатели трубчатого вида

Конструкция трубчатого линейного двигателя представлена на рис. 14.12.

Статор двигателя 1 имеет вид трубы, внутри которой располагаются плоские дисковые кольцевые катушки 2 (обмотки статора) и металлические шайбы 3, являющиеся частью магнитопровода. Катушки двигателя соединяются группами и образуют обмотки отдельных фаз двигателя. Внутри статора помещается вторичный элемент 4 также трубчатой формы, выполненный из ферромагнитного материала.

Рис. 14.12. Эскиз конструкции ЛД трубчатого вида [14]

В ЛАД при подключении к сети обмоток статора вдоль его внутренней поверхности образуется бегущее магнитное поле, которое индуцирует в теле вторичного элемента токи, направленные по его окружности. Взаимодействие этих токов с магнитным полем двигателя создаёт на вторичном элементе силу, действующую вдоль трубы и вызывающую (при закрепленном статоре) движение вторичного элемента в этом направлении [14].

В вентильных линейных двигателях на роторе такого двигателя устанавливаются кольцевые постоянные магниты, перемежающиеся с ферромагнитными кольцевыми полюсами.

 

Линейные двигатели постоянного тока

На рис. 14.13 показана схема линейного двигателя постоянного тока, который применяется для перемещения промышленных изделий.

Подвижная часть двигателя – якорь - состоит из немагнитного остова 1 и укреплённой на нём обмотки 2 якоря, которая может быть выполнена из изолированного обмоточного провода или изготовлена из медной фольги путём её травления. Токопровод к обмотке осуществляется с помощью коллектора 3 и щёток 4. На станине двигателя 5 крепится комплект полюсов 6 с обмотками возбуждения 7, размещённых в ряд по направлению движения якоря. Другими частями магнитопровода двигателя являются стальные сердечники 8 и сама станина, выполненная также из ферромагнитного материала.

Рис. 14.13. Линейный двигатель постоянного тока в составе механизма перемещения [14]

Якорь двигателя вместе со столиком 9 для крепления перемещаемого изделия 10 движется по неподвижным опорам 11 так, что его плоскости с обмотками всё время находятся в зазоре между сердечниками 8 и полюсами 6 [14].

 

Основное достоинство линейных двигателей

Способность создавать большие усилия и, как следствие этого, возможность развития значительных ускорений, что особенно важно для транспортных средств, а также отсутствие редуктора в конструкции двигателя [24].

 

Области применения линейных двигателей

а) На транспорте в составе тягового электропривода (маглев, монорельс, метрополитен) [16];

Маглев (от англ. magnetic levitation — «магнитная левитация») — это поезд, удерживаемый над полотном дороги, движимый и управляемый силой электромагнитного поля. Такой состав, в отличие от традиционных поездов, в процессе движения не касается поверхности рельса.

б) В станочном электроприводе (лазерные, водорезные, сверлильно-фрезерные станки) [16].

в) Линейные двигатели постоянного тока чаще всего используются для получения небольших перемещений рабочих органов и значительных пусковых усилий.

Качества, обусловившие применение ЛД на транспорте.

а) Прямолинейность движения, что естественно сочетается с характером движения транспортных средств.

б) Независимость силы тяги от силы сцепления колёс с рельсовым путём, что недостижимо для обычных систем электрической тяги. Поэтому ускорения и скорости движения различных видов транспорта при использовании линейных двигателей могут быть сколь угодно высокими и ограничиваться только комфортабельностью движения, допустимой скоростью качения колёс по рельсовому пути и дороге, динамической устойчивостью ходовой части транспорта и пути. Исключается при использовании линейных двигателей и буксование колёс электрического транспорта.

 

Примеры установки ЛД на объектах

а) Одна из возможных конструктивных схем сочленения линейного двигателя с рельсовым транспортным средством показана на рис. 14.14. Линейный двигатель, укреплённый на тележке 3 подвижного состава, имеет конструкцию с двусторонним статором 1. Вторичным элементом является укреплённая между рельсами полоса 2.	Рис. 14.14. Линейный двигатель на рельсовом транспортном средстве [14]
б) На рис. 14.15 показан пример использования ЛД в составе конвейера. Конвейер, предназначенный для перемещения сыпучего материала 1 из бункера 2, имеет металлическую ленту 3, укреплённую на барабанах 4. Металлическая лента проходит внутри статоров 5 линейного двигателя, являясь вторичным элементом. Применение линейного двигателя в этом случае позволяет снизить предварительное натяжение ленты и устранить её проскальзывание, повысить скорость и надёжность работы конвейера [14].	Рис. 14.15. Применение линейного двигателя на конвейере [14]
в) Еще один пример применения ЛД - машины ударного действия, в частности, сваезабивные молоты (рис. 14.16). Статор линейного двигателя 1 располагается на стреле молота 2 и может перемещаться по направляющим стрелы в вертикальном направлении с помощью лебёдки 3. Ударная часть молота 4 является одновременно вторичным элементом двигателя. Для подъёма ударной части молота двигатель включается таким образом, чтобы бегущее поле было направленно вверх. При подходе ударной части к крайнему верхнему положению двигатель отключается и ударная часть опускается вниз на сваю под действием силы тяжести. В некоторых случаях двигатель не отключается, а реверсируется, что позволяет увеличить энергию удара. По мере заглубления сваи статор двигателя перемещается вниз с помощью лебёдки [14].	Рис. 14.16. Применение линейного двигателя в составе механизмов ударного действия [14]

г) На авианосцах мощный линейный электродвигатель в течение трех секунд выдает мощность 150 МВт. Он разгоняет подвижную тележку катапульты, которая выбрасывает самолеты в воздух [15].