تحقیق در مورد موتور های خطی

word قابل ویرایش
15 صفحه
8700 تومان
87,000 ریال – خرید و دانلود

موتور های خطی

یک موتور خطی در واقع یک موتور الکتریکی است که استاتورش غیر استوانه شده است تا به جای اینکه یک گشتاور چرخشی تولید کند، یک نیروی خطی در راستای طول استاتور ایجاد کند.

طرح‌های بسیاری برای موتورهای خطی ارائه شده است که می‌توان آنها را به دو دسته تقسیم کرد: موتورهای خطی شتاب بالا و شتاب پایین. موتورهای شتاب پایین برای قطارهای مگلیو و دیگر کاربردهای حمل و نقلی روی زمین مناسب هستند. موتورهای شتاب بالا معمولاً خیلی کوتاه هستند و برای شتاب دادن به جسمی تا سرعت بسیار زیاد و سپس رها کردن آن به کار می‌روند. این موتورها معمولاً برای مطالعات برخورد سرعت بالا به عنوان تسلیحات نظامی یا به عنوان راه‌اندازنده جرمی برای پیشرانه فضاپیما به کار می‌رود.

موتور خطی‌ای که برای شتاب دادن به یون ها یا ذره‌های زیر اتمی به کار می‌رود، یک شتاب دهنده ذره نامیده می‌شود. با نزدیک شدن ذره‌ها به سرعت نور، طراحی موتورها معمولاً متفاوت می‌شود و این ذره‌ها نیز عموماً داری بار الکتریکی هستند.
شتاب پایین
تصویر
ترن هوایی در JKF. به نوار القایی آلومینیومی بین ریل‌ها توجه کنید.
ایده موتور خطی اولین بار توسط پرفسور اریک لیتویت از کالج امپریال در لندن مطرح شد. در طرح وی و در اکثر طرح‌های شتاب پایین، نیرو توسط یک میدان مغناطیسی خطی سیار که بر روی هادی‌ها موجود در میدان عمل می‌کند، ایجاد خواهد شد. در هر هادی‌ چه یک حلقه، چه یک سیم‌پیچ یا یک تکه از فلز تخت که در این میدان قرار گیرد جریان‌های گردابی القا شده وجود خواهد داشت و بنابراین یک میدان مغناطیسی مخالف را ایجاد خواهد کرد. دو میدان مغناطیسی همدیگر را دفع خواهند کرد و بنابراین جسم هادی را از استاتور دور خواهند کرد و آن را در طول جهت میدان مغناطیسی سیار حمل خواهند کرد.

به علت این ویژگی‌ها، موتور خطی اغلب در پیشرانه قطار مگلیو به کار می‌رود هر چند که می‌توان صرف نظر از پرواز مغناطیسی از آنها استفاده کرد، مانند استفاده در فن‌آوری انتقال پیشرفته و سریع نور که در سیستم ترن آسمانی ونکوور ، Scarborough RT تورنتو، ترن هوایی فرودگاه JGK نیویورک و Putra RTL کووالالامپور به کار می‌رود. از این فن‌آوری با تغییراتی در برخی از قطار‌های بازی نیز استفاده می‌شود.

موتورهای خطی عمودی نیز برای مکانیسم‌های بالابر در معدن های عمیق پیشنهاد شده است.
شتاب بالا
موتورهای خطی شتاب بالا برای کاربرهای متعددی پیشنهاد شده‌اند. به علت اینکه مهمات ضد زرهی کنونی بایستی گلوله‌های کوچکی با انرژی جنبشی بسیار بالا باشند یعنی دقیقاً آنچه که این موتورها فراهم می‌کنند، از آنها به عنوان تسلیحات استفاده شده‌ است. این موتورها همچنین برای استفاده در پیشرانه فضا پیماها به کار گرفته می‌شود. در چنین شرایطی به این موتورها راه‌اندازهای جرمی گفته می‌شود. ساده‌ترین روش استفاده از راه‌انداز جرمی برای پیشرانه فضا پیما، ساخت یک راه‌انداز جرمی بزرگ است که بتواند محموله را تا سرعت گریز شتاب دهد.

 

طراحی موتورهای شتاب بالا به دلایل متعددی مشکل است. آنها مقادیر بزرگ انرژی را در مدت زمان کوتاه نیاز دارند. (http://www.oz.net/~coilgun/theory/electroguns.htm )) که برای هر پرتاب در فضا نیاز به ۳۰۰GJ در مدت زمان کمتر از یک ثانیه دارد. ژنراتورهای الکتریکی معمولی برای چنین نوع از باری طراحی نشده‌اند اما روش‌های ذخیره انرژی الکتریکی کوتاه مدت را می‌توان مورد استفاده قرار داد. خازن ‌ها پر حجم و گران هستند اما می‌توانند به سرعت مقادیر بزرگ انرژی را فراهم کنند. ژنراتورهای هم قطب را می‌توان برای تبدیل سریع انرژی جنبشی یک چرخ طیار به انرژی الکتریکی به کار برد. موتورهای خطی شتاب بالا نیازمند میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی‌ای نیز هستند، در واقع میدان‌های مغناطیسی اغلب آنقدر قوی اند که اجازه استفاده از ابر رساناها را نمی‌دهند. اما با طراحی دقیق می‌توان این مشکل را حل کرد.

دو طرح متفاوت پایه‌ای از موتور‌های خطی شتاب بالا ابداع شده است: تفنگ‌های ریلی و تفنگ های کویلی.
موتورهای خطی در ماشین‌های مخصوص که استفاده از نوع دورانی آن با مشکلات خاصی روبروست استفاده می‌شود. مزیت اصلی موتورهای خطی این است که به علت حذف مکانیزم‌های واسطه برای تبدیل حرکت دورانی به خطی، ساختار ساده‌ای دارند. بنابراین زمانی که سرعت‌های جابجایی زیاد مورد نظر باشد و یا تغییر شکل الاستیک اجزاء در انتقال جابجایی مشکلات دقتی را بوجود آورد، کاربرد مورهای خطی ضرورت می‌یابد. در مقایسه موتورهای خطی و دورانی که برای ایجاد حرکت خطی استفاده می‌شوند در می‌یابیم که: ۱٫

در کلیه مکانیزم‌های تبدیل حرکت دورانی به حرکت خطی از جعبه دنده استفاده شده که خطای لقی و خطای الاستیک را در بر دارد. در حلای که در موتورهای خطی چنین خطاهایی وجود ندارد. ۲٫ در مکانیزم‌های تبدیل حرکت دورانی به خطی از پیچ‌های انتقال قدرت (Ballscrew/Leadscrew) استفاده می‌شود که سرعتی بین ۴۰-۶۰m/min و شتاب Lg و قابلیت

 

تکرارپذیری در حدود ۰٫۰۱mm وعمری در حدود ۸۰۰۰ ساعت دارند، در حالکیه در موتور خطی می‌توان به سرعتی حدود ۳۶۰-۳۰۰۰m/min و شتاب ۱۰g و قابلیت تکرارپذیری ۰٫۰۰۱mm و عمری در حدود ۵۰۰۰۰ساعت دست یافت. ۳٫ حرکت موتورهای خطی کاملاً هموار است، در حالیکه پیچ انتقال قدرت به خاطر ارتعاشات ناشی از ورود و خروج ساچمه‌ها به درون مهره حرکت نرم و هموار ندارند. همچنین در پیچ‌های انتقال قدرت محدودیت طول کورس وجود دارد، در حالیکه در موتورهای خطی این محدودیت وجود ندارد. بنابراین طراحی و ساخت موتور

خطی با دقت بالا بویژه در ماشین های ویژه نظیر ماشین ابزارهای CNC که در آنها خطاهای مکانیکی منجر به کاهش دقت می‌شود ضرورت دارد. فرضیات پژوهش: در این پژوهش ساخت موتور خطیDC بدون جاروبک بدون شیار با آهنربای دایمی مورد توجه قرار می‌گیرد . در این نوع موتور که برای نخستین بار در کشور ساخته می‌شود، از یک مجموعه آهنربای دایم که به صورت ثابت روی یک پلیت قرار می‌گیرد به همراه یک کویل متحرک استفاده می‌شود. همچنین به منظور افزایش قابلیت اطمینان موتور به جای استفاده از جاروبک، از تکنولورژی موتورهای بدون جاروبک بهره خواهیم گرفت. همچنین از یاتاقانهای خطی برای انتقال مجموعه متحرک استفاده خواهیم کرد. برای کنترل جابجایی از یک انکودر خطی بهره می‌گیریم.

مکانیزم کنترل نیز مدار- بسته خواهد بود. اهداف این پژوهش: هدف از این پژوهش ساخت موتورهای خطی DC بدون جاروبک است که می‌تواند سرعت، دقت، تفکیک‌پذیری، تکرارپذیری و قابلیت اطمینان بالایی برای سیستم‌های جابجایی بویژه ماشین ابزارهای CNC فراهم کند. با توجه به نیازی که به سیستم‌های سرعت بالا، دقت بالا در کاربردهای گوناگون احساس

می‌شود، بهره‌گیری از فناوری موتورهای خطی می‌تواند در بهبود عملکرد مؤثر بوده و گامی در جهت رشد وارتقاء این فناوری در کشور و پاسخی به نیاز صنعت و دانشگاه به شمار رود.
موتور های خطی مدل های الکترومکانیکی هستند که در آنها نیرو و حرکت خطی به طور مستقیم و بدون نیاز به هیچ گونه واسطه و مبدل مکانیکی ایجاد می شود این موتور ها نسل جدیدی از ماشین های الکتریکی هستند که در چند سال اخیر مورد توجه طراحان ماشین آلات صنعتی و صاحبان صنایع قرار گرفته اند . موتور های خطی دارای عملکرد خوبی بر حسب سرعت ، شتاب ، نیرو و موقعیت یابی دقیق هستند ، به منظور شناخت مشخصات فنی و نحوه عملکرد موتور های خطی لازم است اصول اولیه و روابط اساسی حاکم بر این نوع ماشین های خاص مورد مطالعه قرار بگیرند .
موتورهای AC تک فاز: معمولترین موتور تک فاز موتور همزمان قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هایی بکار می رود که گشتاور پایین

نیاز دارند، نظیر پنکه‌های برقی، تندپزها (اجاقهای ماکروویو) و دیگر لوازم خانگی کوچک. نوع دیگر موتور AC تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس بکار می‌رود. عموماً این موتورها می‌توانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز، ایجاد کنند.

هنگام راه اندازی، خازن و سیم پیچ راه اندازی از طریق یک دسته از کنتاکت های تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار، به منبع برق متصل می‌شوند. خازن به افزایش گشتاور راه اندازی موتور کمک می‌کند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده، دسته کنتاکتها فعال می‌شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می‌سازد، در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می‌کند.

موتورهای AC سه فاز: برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده می‌شود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان، استفاده می‌کنند. اغلب، روتور شامل تعدادی هادی های مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادیها القای جریان می‌کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می‌شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.

این نوع از موتور با نام موتور القایی معروف است. برای اینکه این موتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از بسامد منبع تغذیه اعمالی به موتور، بچرخد، چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کننده‌های در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع موتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است. به سیم پیچهای روتور جریان میدان جدایی اعمال می‌شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در موتور همزمان وجود دارد، موتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز، به گردش در می‌آید. موتورهای همزمان (سنکرون) را می‌توانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.

سرعت موتور AC در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش، یا اختلاف در سرعت چرخش بین چرخانه و میدان ایستانه، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می‌کند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را می‌توان با داشتن دسته سیم پیچها یا قطبهایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می‌کند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت الکترونیک قدرت می توانیم با تغییر دادن بسامد منبع تغذیه، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.

موتورهای پله‌ای نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله‌ای است، که در آن یک روتور درونی، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می‌شوند، کنترل می‌شود. یک موتور پله‌ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونوئید است. موتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالتهای موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما موتورهای پله‌ای نسبتا کنترل شده، می‌توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله‌ای کنترل شده با رایانه یکی از فرمهای سیستمهای تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند.

موتورهای خطی یک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور (چرخش) گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش، بوجود آورد. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله‌ای هستند. می‌توانید یک موتور خطی را در یک قطار سریع السیر مگلو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمین پرواز می‌کند.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 15 صفحه
87,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد