Linern pohony Linern krokov motor Linern synchronn a

  • Slides: 29
Download presentation
Lineární pohony Lineární krokový motor Lineární synchronní a asynchronní motor

Lineární pohony Lineární krokový motor Lineární synchronní a asynchronní motor

Základní pojmy Lineární pohony umožňují lineární (přímočarý) pohyb. Mohou být realizovány: * lineárním motorem

Základní pojmy Lineární pohony umožňují lineární (přímočarý) pohyb. Mohou být realizovány: * lineárním motorem * rotačním motorem se šroubovým převodem a vedením Hlavní problematika lineárního pohonu: Princip a technologie lineárního pohonu není nová, rozmach těchto pohonů ale nastal až v poslední době: * vyřešení přitažlivé síly mezi primárním a sekundárním dílem * uspořádání mechanické vedení * přívod elektrické energie do pohyblivé části Hlavní aspekty rozvoje: * větší dynamika a širší rozsah regulace * větší rychlost posuvu * vyšší přesnost polohování

Základní pojmy Rozvoj lineárních motorů je umožněn: * cenová dostupnost a technický rozvoj výkonové

Základní pojmy Rozvoj lineárních motorů je umožněn: * cenová dostupnost a technický rozvoj výkonové elektroniky * zdokonalení čidel polohy (vytvoření zpětné vazby) * zvyšování kvality trvalých magnetů (vzácné zeminy) Hlavní části lineárního motoru: 1. primární, posuvná část (jezdec) 2. sekundární, pevná část (stator, základna, lože) Jezdec se pohybuje po pevném mechanickém vedení, které může být tvořeno: * * kluznou kovovou plochou (velmi malé rychlosti) lineárními ložisky (střední rychlosti) keramickými kluznými rychlostmi (středně velké rychlosti) vzduchová nebo magnetická ložiska (velké rychlosti)

Provedení lineárních pohonů

Provedení lineárních pohonů

Provedení nepřímých lineárních pohonů

Provedení nepřímých lineárních pohonů

Příklad nepřímého lineárního pohonů

Příklad nepřímého lineárního pohonů

RAVEO – polohovací systém s jezdcem

RAVEO – polohovací systém s jezdcem

Lineární krokový motor (LKM) * používají se zpravidla pro polohování lehčích břemen * podle

Lineární krokový motor (LKM) * používají se zpravidla pro polohování lehčích břemen * podle způsobu napájení - dvoufázové LKM - třífázové LKM Šíře zubů – okolo 1 mm Pro řízení platí stejné podmínky jako u rotačních KM * možnost mikrokrokování * obdobné charakteristiky stator LKM – detailní pohled (plocha statoru je vyhlazena)

Princip dvoufázového LKM A Jezdec - trvalý magnet (PM) (vzácné zeminy) - 2 elektromagnety

Princip dvoufázového LKM A Jezdec - trvalý magnet (PM) (vzácné zeminy) - 2 elektromagnety A 1 - pole PM + pole elektromagnetu A B 2 - pole PM – pole elektromagnetu A, výsledné pole je nulové 3 - ½ pole PM + pole elektromagnetu A 4 - ½ pole PM + pole elektromagnetu A B 1 - ½ pole PM + pole elektromagnetu B 2 - ½ pole PM + pole elektromagnetu B 3 - pole PM – pole elektromagnetu B, výsledné pole je nulové 4 - pole PM + pole elektromagnetu B

Princip dvoufázového LKM C C 1 - pole PM – pole elektromagnetu A, D

Princip dvoufázového LKM C C 1 - pole PM – pole elektromagnetu A, D D 1 - ½ pole PM + pole elektromagnetu B výsledné pole je nulové 2 - pole PM + pole elektromagnetu A 3 - ½ pole PM + pole elektromagnetu A 4 - ½ pole PM + pole elektromagnetu A 2 - ½ pole PM + pole elektromagnetu B 3 - pole PM + pole elektromagnetu B 4 - pole PM – pole elektromagnetu B, výsledné pole je nulové

1 2 3 4 5 Trojfázový LKM (zjednodušeno) 1 - nabuzena fáze A výchozí

1 2 3 4 5 Trojfázový LKM (zjednodušeno) 1 - nabuzena fáze A výchozí poloha 2 - nabuzena fáze C jezdec vytvoří novou vazbu se zuby statoru 3 - nabuzena fáze C jezdec překmitne do nové pozice – 1. krok 4 - nabuzena fáze B jezdec vytvoří novou vazbu se zuby statoru 5 - nabuzena fáze B jezdec překmitne do nové pozice – 2. krok

Planární dvoufázový LKM * * * umožňuje téměř plynulý pohyb v osách x –

Planární dvoufázový LKM * * * umožňuje téměř plynulý pohyb v osách x – y má zpětnou vazbu na pozici jezdce jezdech se pohybuje na vzduchovém polštáři přesnost rozlišení 1 m opakovatelnost polohy 3 m

Synchronní lineární motory - LSM Výhody lineárních motorů oproti nepřímým lineárním motorům: * *

Synchronní lineární motory - LSM Výhody lineárních motorů oproti nepřímým lineárním motorům: * * * možnost použití více nezávislých jezdců na jednom statoru rychlost posuvu přesné polohování opakovatelnost dynamika délka pohybu Nevýhody lineárních motorů: * nelze si pomoci převodem menší síla * cena * přívod elektrické energie (případně chlazení) do jezdce – musí být dostatečně flexibilní a chráněn před mechanickým poškozením * konstrukční řešení – stator x jezdec Další rozvoj lineárních motorů je dán: * rozvoj čidel pro snímání polohy * trvalé magnety ze vzácných zemin (Nd – Fe – B)

Princip LSM Pohybovat se může jak primární (stator), tak i sekundární část (rotor) stroje.

Princip LSM Pohybovat se může jak primární (stator), tak i sekundární část (rotor) stroje. Většinou se pohybuje stator (primární část). Musí se ale řešit pohyblivé napájení Stator (primár) – trojfázové vinutí Rotor (sekundár) – pásky z PM ze vzácných zemin (Nd-Fe-B)

Ukázka LSM ukázky - Festo Lineární osa se dvěma jezdci

Ukázka LSM ukázky - Festo Lineární osa se dvěma jezdci

Ukázka LSM Schmachtl - lineární trubkový synchronní motor s možným pohybem: a) jezdec je

Ukázka LSM Schmachtl - lineární trubkový synchronní motor s možným pohybem: a) jezdec je pevný, pohybuje se tyč b) jezdec se pohybuje, tyč je pevná Polohovací mechanismus – využití Hallovy sondy

Hlavní části LSM 1. Motor a) stator (jezdec) 3 -fázové vinutí, které je uloženo

Hlavní části LSM 1. Motor a) stator (jezdec) 3 -fázové vinutí, které je uloženo v drážkách magnetického obvodu z plechů, které jsou z feromagnetického materiálu. b) rotor magnetické pásky (Nd-Fe-B), které jsou nalepeny na ocelové podložce. Rotor je vyhlazen. Délka je zhruba do 0, 5 m 2. Zdroj měnič frekvence s napěťovým meziobvodem se zpětnou vazbou od snímače polohy (elektronická komutace) 3. Přívod na motor - napájecí kabel - kabel od snímače polohy - chladící látka Musí být dostatečně pohyblivé a chráněno proti mechanickému poškození 4. Snímač polohy - fotoelektrický princip – na ocelovém pásku jsou vypáleny rysky 20 (40) m, které přerušují laserový paprsek - magnetický princip – nosná páska s tenkou záznamovou vrstvou, ve které je „namagnetována“ mřížka s roztečí 2 – 10 mm. Pohyb snímá magnetická hlava. 5. Ostatní (koncové spínače, zabezpečení, chlazení, kryty, …)

Hlavní části LSM 7. Řídící systémy - číslicové regulátory Zpětné vazby * proudová *

Hlavní části LSM 7. Řídící systémy - číslicové regulátory Zpětné vazby * proudová * rychlostní (informace o rychlosti motoru) * polohová (informace o poloze motoru) * zrychlení (podle typu pohonu) Komunikace - obousměrná - motor nepřijímá pouze signál, ale informuje i o svém stavu (napětí, teplota, výpadek ze synchronismu, přetížení, napětí, …

LSM VUES Brno * součástí sekundárního dílu jsou trvalé magnety * motory jsou napájeny

LSM VUES Brno * součástí sekundárního dílu jsou trvalé magnety * motory jsou napájeny z vektorově řízených měničů * primární díl může mít integrovaný chladič * rychlost posunu od 0, 01 – 15 ms-1 * u speciálních motorů neobsahuje primární část feromagnetické materiály (minimální přítlačná síla, malá síla, maximální rychlost)

LSM * nutné valivé vedení (přitažlivá síla je velká – malá dynamika pohonu) *

LSM * nutné valivé vedení (přitažlivá síla je velká – malá dynamika pohonu) * vzduchová mezera je okolo 1 mm * pro krátké zdvihy lze se používá opačná kombinace – primární část je pevná, sekundární pohyblivá * pro pohyblivou sekundární část lze použít cívky po obou stranách – snížení přitažlivé síly a zvýšení dynamiky

Hlavní části LSM

Hlavní části LSM

Hlavní části LSM

Hlavní části LSM

Příklady LSM * magnetické odměřování * neomezená délka statoru * max. rychlost 4 m/s

Příklady LSM * magnetické odměřování * neomezená délka statoru * max. rychlost 4 m/s

Charakteristika LSM Fpeak – maximální (záběrová) síla F Fpeak v 0 maximální (teoretická) rychlost

Charakteristika LSM Fpeak – maximální (záběrová) síla F Fpeak v 0 maximální (teoretická) rychlost naprázdno návrhový bod motoru 1 F 1 maximální síla při proudu I 1 rychlosti v 1 a krátkodobém zatížení F 2 maximální síla při proudu I 2, při rychlosti v 2 a trvalém zatížení v 1 v 2 v 0 v (m/s)

Příklad LSM špičková (záběrové) parametry trvalé zatížení návrhové (jmenovité) parametry přitažlivá síla mezi statorem

Příklad LSM špičková (záběrové) parametry trvalé zatížení návrhové (jmenovité) parametry přitažlivá síla mezi statorem a rotorem

Lineární asynchronní motor * pracují na principu asynchronního stroje, sekundární díl tvoří klec nakrátko

Lineární asynchronní motor * pracují na principu asynchronního stroje, sekundární díl tvoří klec nakrátko * sekundární vinutí - vinutí uložené do drážek - hliníková pás připevněný na ocelové podložce * možnost napájení bez měniče kmitočtu, přímo ze sítě. * synchronní rychlost nezávisí na počtu pólů (vs = 2 * P *f) * skutečná rychlost je dána skluzem v = vs * (1 - s) * počet pólů má vliv na velikost tažné síly * zastavení je provedeno vypnutím přívodu nebo koncovým vypínačem * použití - posuvné brány, závory, podavače, doprava (sekundár je kolej, primár je ve vozidle), …

Lineární asynchronní motor v (%) 150 vmax pro v > vn platí se zvyšuje

Lineární asynchronní motor v (%) 150 vmax pro v > vn platí se zvyšuje pouze kmitočet, U = konst. do v = vn platí U 1/f 1= konst. 100 Fn, vn s rostoucí rychlostí klesá tažná síla (okrajový efekt) 60 100 120 F (%)

Lineární asynchronní motor

Lineární asynchronní motor