उपलब्ध विभिन्न रैखिक मोटर्स पर एक नज़र डालें और अपने आवेदन के लिए इष्टतम प्रकार का चयन कैसे करें।
निम्नलिखित लेख उपलब्ध विभिन्न प्रकार के रैखिक मोटर्स का अवलोकन है, जिसमें उनके संचालन के सिद्धांत, स्थायी चुम्बकों के विकास का इतिहास, रैखिक मोटर्स के लिए डिजाइन के तरीके और प्रत्येक प्रकार के रैखिक मोटर का उपयोग करने वाले औद्योगिक क्षेत्र शामिल हैं।
लीनियर मोटर टेक्नोलॉजी हो सकती है: लीनियर इंडक्शन मोटर्स (एलआईएम) या परमानेंट मैग्नेट लीनियर सिंक्रोनस मोटर्स (पीएमएलएसएम)।PMLSM आयरन कोर या आयरनलेस हो सकता है।सभी मोटर्स फ्लैट या ट्यूबलर कॉन्फ़िगरेशन में उपलब्ध हैं।Hiwin 20 वर्षों के लिए रैखिक मोटर डिजाइन और निर्माण में सबसे आगे रहा है।
रैखिक मोटर्स के लाभ
एक रैखिक मोटर का उपयोग रैखिक गति प्रदान करने के लिए किया जाता है, अर्थात, दिए गए पेलोड को एक निर्धारित त्वरण, गति, यात्रा दूरी और सटीकता पर ले जाना।रैखिक मोटर चालित के अलावा सभी गति प्रौद्योगिकियां रोटरी गति को रैखिक गति में परिवर्तित करने के लिए किसी प्रकार की यांत्रिक ड्राइव हैं।ऐसी गति प्रणालियाँ बॉल स्क्रू, बेल्ट या रैक और पिनियन द्वारा संचालित होती हैं।इन सभी ड्राइवों का सेवा जीवन रोटरी गति को रैखिक गति में परिवर्तित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले यांत्रिक घटकों के पहनने पर अत्यधिक निर्भर है और अपेक्षाकृत कम है।
रैखिक मोटर्स का मुख्य लाभ बिना किसी यांत्रिक प्रणाली के रैखिक गति प्रदान करना है क्योंकि हवा संचरण माध्यम है, इसलिए रैखिक मोटर्स अनिवार्य रूप से घर्षण रहित ड्राइव हैं, जो सैद्धांतिक रूप से असीमित सेवा जीवन प्रदान करती हैं।क्योंकि रैखिक गति उत्पन्न करने के लिए किसी भी यांत्रिक भागों का उपयोग नहीं किया जाता है, बहुत अधिक गति संभव है जहां अन्य ड्राइव जैसे बॉल स्क्रू, बेल्ट या रैक और पिनियन गंभीर सीमाओं का सामना करेंगे।
रैखिक प्रेरण मोटर्स
चित्र .1
लीनियर इंडक्शन मोटर (एलआईएम) का पहला आविष्कार किया गया था (यूएस पेटेंट 782312 - 1905 में अल्फ्रेड ज़ेडेन)।इसमें एक "प्राथमिक" होता है जो बिजली के स्टील के टुकड़े के ढेर से बना होता है और तीन-चरण वोल्टेज द्वारा आपूर्ति की जाने वाली तांबे की कॉइल की बहुलता और एक "द्वितीयक" आमतौर पर स्टील प्लेट और तांबे या एल्यूमीनियम प्लेट से बना होता है।
जब प्राथमिक कॉइल को सक्रिय किया जाता है तो द्वितीयक चुम्बकित हो जाता है और द्वितीयक कंडक्टर में एड़ी धाराओं का एक क्षेत्र बन जाता है।यह माध्यमिक क्षेत्र बल उत्पन्न करने के लिए प्राथमिक बैक ईएमएफ के साथ बातचीत करेगा।गति की दिशा फ्लेमिंग के बाएं हाथ के नियम का पालन करेगी अर्थात;गति की दिशा धारा की दिशा और क्षेत्र/प्रवाह की दिशा के लंबवत होगी।
अंक 2
रैखिक प्रेरण मोटर्स बहुत कम लागत का लाभ प्रदान करते हैं क्योंकि माध्यमिक किसी स्थायी चुंबक का उपयोग नहीं करता है।NdFeB और SmCo स्थायी चुम्बक बहुत महंगे हैं।रैखिक प्रेरण मोटर्स अपने द्वितीयक के लिए बहुत ही सामान्य सामग्री, (स्टील, एल्यूमीनियम, तांबा) का उपयोग करते हैं और आपूर्ति के इस जोखिम को समाप्त करते हैं।
हालांकि, रैखिक प्रेरण मोटर्स का उपयोग करने का नकारात्मक पहलू ऐसी मोटरों के लिए ड्राइव की उपलब्धता है।जबकि स्थायी चुंबक रैखिक मोटर्स के लिए ड्राइव खोजना बहुत आसान है, रैखिक प्रेरण मोटर्स के लिए ड्राइव खोजना बहुत कठिन है।
चित्र 3
स्थायी चुंबक रैखिक तुल्यकालिक मोटर्स
स्थायी चुंबक रैखिक तुल्यकालिक मोटर्स (पीएमएलएसएम) अनिवार्य रूप से रैखिक प्रेरण मोटर्स के समान प्राथमिक हैं (यानी, विद्युत स्टील के टुकड़े के ढेर पर लगाए गए कॉइल्स का एक सेट और तीन चरण वोल्टेज द्वारा संचालित)।माध्यमिक अलग है।
स्टील की प्लेट पर लगे एल्युमीनियम या तांबे की प्लेट के बजाय, सेकेंडरी स्टील की प्लेट पर लगे स्थायी चुम्बकों से बनी होती है।प्रत्येक चुंबक की चुंबकीयकरण की दिशा पिछले एक के संबंध में वैकल्पिक होगी जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है।
स्थायी चुम्बकों का उपयोग करने का स्पष्ट लाभ द्वितीयक में एक स्थायी क्षेत्र बनाना है।हमने देखा है कि प्रेरण मोटर पर बल प्राथमिक क्षेत्र और द्वितीयक क्षेत्र की बातचीत से उत्पन्न होता है जो मोटर एयरगैप के माध्यम से माध्यमिक में एड़ी धाराओं के एक क्षेत्र के निर्माण के बाद ही उपलब्ध होता है।इसके परिणामस्वरूप "स्लिप" नामक विलंब होगा और माध्यमिक की गति प्राथमिक को आपूर्ति की गई प्राथमिक वोल्टेज के साथ सिंक नहीं होगी।
इस कारण से, इंडक्शन लीनियर मोटर्स को "एसिंक्रोनस" कहा जाता है।एक स्थायी चुंबक रैखिक मोटर पर, द्वितीयक गति हमेशा प्राथमिक वोल्टेज के साथ तालमेल बिठाती रहेगी क्योंकि द्वितीयक क्षेत्र हमेशा उपलब्ध होता है और बिना किसी देरी के।इस कारण से, स्थायी रैखिक मोटर्स को "सिंक्रोनस" कहा जाता है।
PMLSM पर विभिन्न प्रकार के स्थायी चुम्बकों का उपयोग किया जा सकता है।पिछले 120 वर्षों में, प्रत्येक सामग्री का अनुपात बदल गया है।आज की स्थिति में, PMLSM या तो NdFeB मैग्नेट या SmCo मैग्नेट का उपयोग कर रहे हैं, लेकिन विशाल बहुमत NdFeB मैग्नेट का उपयोग कर रहे हैं।चित्र 4 स्थायी चुंबक विकास का इतिहास दिखाता है।
चित्र 4
मेगागॉस-ओर्स्टेड्स, (MGOe) में चुंबक की शक्ति को उसके ऊर्जा उत्पाद द्वारा चित्रित किया जाता है।अस्सी के दशक के मध्य तक केवल स्टील, फेराइट और अल्निको उपलब्ध थे और बहुत कम ऊर्जा वाले उत्पाद वितरित करते थे।SmCo मैग्नेट को 1960 के दशक की शुरुआत में कार्ल स्ट्रानैट और एल्डन रे के काम के आधार पर विकसित किया गया था और बाद में साठ के दशक के अंत में इसका व्यवसायीकरण किया गया।
चित्र 5
SmCo चुम्बकों का ऊर्जा उत्पाद प्रारंभ में Alnico चुम्बकों के ऊर्जा उत्पाद के दोगुने से भी अधिक था।1984 में जनरल मोटर्स और सुमितोमो ने स्वतंत्र रूप से NdFeB मैग्नेट विकसित किया, जो नियोडायनियम, आयरन और बोरान का एक यौगिक है।SmCo और NdFeB चुम्बकों की तुलना चित्र 5 में दिखाई गई है।
एनडीएफईबी चुंबक एसएमसीओ चुंबकों की तुलना में बहुत अधिक बल विकसित करते हैं लेकिन उच्च तापमान के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं।SmCo मैग्नेट भी जंग और कम तापमान के लिए अधिक प्रतिरोधी हैं, लेकिन अधिक महंगे हैं।जब ऑपरेटिंग तापमान चुंबक के अधिकतम तापमान तक पहुँच जाता है तो चुंबक विचुंबकीकरण करना शुरू कर देता है, और यह विचुंबकीकरण अपरिवर्तनीय है।मैग्नेटाइजेशन खोने वाले चुंबक से मोटर का बल कम हो जाएगा और ऐनक को पूरा करने में असमर्थ हो जाएगा।यदि चुंबक 100% समय अधिकतम तापमान से नीचे संचालित होता है, तो इसकी शक्ति लगभग अनिश्चित काल तक संरक्षित रहेगी।
SmCo चुम्बकों की उच्च लागत के कारण, NdFeB चुम्बक अधिकांश मोटरों के लिए सही विकल्प हैं, विशेष रूप से उपलब्ध उच्च बल को देखते हुए।हालांकि, कुछ अनुप्रयोगों के लिए जहां ऑपरेटिंग तापमान बहुत अधिक हो सकता है, अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान से दूर रहने के लिए SmCo मैग्नेट का उपयोग करना बेहतर होता है।
रैखिक मोटर्स का डिजाइन
एक रैखिक मोटर को आम तौर पर परिमित तत्व विद्युत चुम्बकीय सिमुलेशन के माध्यम से डिज़ाइन किया जाता है।मैग्नेट का समर्थन करने वाले लेमिनेशन स्टैक, कॉइल, मैग्नेट और स्टील प्लेट का प्रतिनिधित्व करने के लिए एक 3डी मॉडल बनाया जाएगा।एयर को मोटर के साथ-साथ एयरगैप में भी मॉडल किया जाएगा।फिर सभी घटकों के लिए भौतिक गुण दर्ज किए जाएंगे: मैग्नेट, इलेक्ट्रिकल स्टील, स्टील, कॉइल और हवा।एच या पी तत्वों का उपयोग करके एक जाल बनाया जाएगा और मॉडल को हल किया जाएगा।फिर मॉडल में प्रत्येक कॉइल पर करंट लगाया जाता है।
चित्र 6 सिमुलेशन के आउटपुट को दिखाता है जहां टेस्ला में प्रवाह प्रदर्शित होता है।सिमुलेशन के लिए ब्याज का मुख्य उत्पादन मूल्य निश्चित रूप से मोटर बल है और उपलब्ध होगा।क्योंकि क्वॉयल के अंतिम घुमाव कोई बल उत्पन्न नहीं करते हैं, लेमिनेशन, चुम्बक, और चुम्बक का समर्थन करने वाली स्टील प्लेट सहित मोटर के 2डी मॉडल (डीएक्सएफ या अन्य प्रारूप) का उपयोग करके 2डी अनुकार चलाना भी संभव है।ऐसे 2डी सिमुलेशन का आउटपुट 3डी सिमुलेशन के बहुत करीब होगा और मोटर बल का आकलन करने के लिए पर्याप्त सटीक होगा।
चित्र 6
एक रैखिक प्रेरण मोटर को उसी तरह से तैयार किया जाएगा, या तो एक 3D या 2D मॉडल के माध्यम से लेकिन हल करना PMLSM की तुलना में अधिक जटिल होगा।ऐसा इसलिए है क्योंकि PMLSM माध्यमिक के चुंबकीय प्रवाह को चुंबक गुणों में प्रवेश करने के तुरंत बाद तैयार किया जाएगा, इसलिए मोटर बल सहित सभी आउटपुट मान प्राप्त करने के लिए केवल एक समाधान की आवश्यकता होगी।
हालांकि, प्रेरण मोटर के द्वितीयक प्रवाह को एक क्षणिक विश्लेषण की आवश्यकता होगी (मतलब एक निश्चित समय अंतराल पर कई हल) ताकि एलआईएम माध्यमिक के चुंबकीय प्रवाह का निर्माण किया जा सके और उसके बाद ही बल प्राप्त किया जा सके।विद्युतचुंबकीय परिमित तत्व सिमुलेशन के लिए उपयोग किए जाने वाले सॉफ़्टवेयर में क्षणिक विश्लेषण चलाने की क्षमता होनी चाहिए।
रैखिक मोटर चरण
चित्र 7
Hiwin Corporation घटक स्तर पर रैखिक मोटर्स की आपूर्ति करता है।इस मामले में, केवल रैखिक मोटर और द्वितीयक मॉड्यूल वितरित किए जाएंगे।पीएमएलएसएम मोटर के लिए, द्वितीयक मॉड्यूल में अलग-अलग लंबाई की स्टील प्लेटें होंगी, जिसके शीर्ष पर स्थायी चुंबक इकट्ठे किए जाएंगे।जैसा कि चित्र 7 में दिखाया गया है, Hiwin Corporation पूर्ण चरणों की आपूर्ति भी करता है।
इस तरह के एक चरण में एक फ्रेम, रैखिक बीयरिंग, मोटर प्राथमिक, द्वितीयक चुंबक, ग्राहक को अपना पेलोड, एनकोडर और एक केबल ट्रैक संलग्न करने के लिए एक गाड़ी शामिल है।एक लीनियर मोटर स्टेज डिलीवरी पर शुरू करने और जीवन को आसान बनाने के लिए तैयार होगा क्योंकि ग्राहक को स्टेज को डिजाइन और निर्माण करने की आवश्यकता नहीं होगी, जिसके लिए विशेषज्ञ ज्ञान की आवश्यकता होती है।
रैखिक मोटर स्टेज सेवा जीवन
एक रैखिक मोटर चरण का सेवा जीवन बेल्ट, बॉल स्क्रू या रैक और पिनियन द्वारा संचालित चरण की तुलना में काफी लंबा होता है।अप्रत्यक्ष रूप से संचालित चरणों के यांत्रिक घटक आमतौर पर घर्षण और पहनने के कारण विफल होने वाले पहले घटक होते हैं जो वे लगातार सामने आते हैं।एक रैखिक मोटर चरण बिना किसी यांत्रिक संपर्क या घिसाव के एक सीधा ड्राइव है क्योंकि संचरण माध्यम हवा है।इसलिए, केवल घटक जो एक रैखिक मोटर चरण में विफल हो सकते हैं वे रैखिक बीयरिंग या स्वयं मोटर हैं।
रैखिक बीयरिंगों में आमतौर पर बहुत लंबा सेवा जीवन होता है क्योंकि रेडियल लोड बहुत कम होता है।मोटर का सेवा जीवन औसत चलने वाले तापमान पर निर्भर करेगा।चित्रा 8 तापमान के एक समारोह के रूप में मोटर इन्सुलेशन जीवन दिखाता है।नियम यह है कि प्रत्येक 10 डिग्री सेल्सियस के लिए सेवा जीवन को आधा कर दिया जाएगा कि चालू तापमान रेटेड तापमान से ऊपर है।उदाहरण के लिए, एक मोटर इंसुलेशन क्लास F 120°C के औसत तापमान पर 325,000 घंटे चलेगी।
इसलिए, यह अनुमान लगाया गया है कि एक रैखिक मोटर चरण का सेवा जीवन 50+ वर्ष होगा यदि मोटर को रूढ़िवादी रूप से चुना जाता है, एक सेवा जीवन जिसे बेल्ट, बॉल स्क्रू, या रैक और पिनियन चालित चरणों द्वारा कभी प्राप्त नहीं किया जा सकता है।
चित्र 8
रैखिक मोटर्स के लिए आवेदन
लीनियर इंडक्शन मोटर्स (एलआईएम) का उपयोग ज्यादातर लंबी यात्रा की लंबाई वाले अनुप्रयोगों में किया जाता है और जहां बहुत अधिक गति के साथ संयुक्त रूप से बहुत अधिक बल की आवश्यकता होती है।लीनियर इंडक्शन मोटर के चयन का कारण यह है कि पीएमएलएसएम का उपयोग करने की तुलना में सेकेंडरी की लागत काफी कम होगी और बहुत तेज गति पर लीनियर इंडक्शन मोटर की दक्षता बहुत अधिक है, इसलिए बहुत कम बिजली की हानि होगी।
उदाहरण के लिए, विमान को लॉन्च करने के लिए विमान वाहक पर इस्तेमाल किए जाने वाले EMALS (इलेक्ट्रोमैग्नेटिक लॉन्च सिस्टम), रैखिक प्रेरण मोटर्स का उपयोग कर रहे हैं।इस तरह की पहली रैखिक मोटर प्रणाली यूएसएस गेराल्ड आर. फोर्ड विमानवाहक पोत पर स्थापित की गई थी।यह मोटर 91 मीटर के ट्रैक पर 45,000 किलोग्राम के विमान को 240 किमी/घंटा की गति से गति प्रदान कर सकती है।
एक और उदाहरण मनोरंजन पार्क की सवारी।इनमें से कुछ प्रणालियों पर स्थापित लीनियर इंडक्शन मोटर्स बहुत अधिक पेलोड को 3 सेकंड में 0 से 100 किमी/घंटा तक गति प्रदान कर सकती हैं।रैखिक प्रेरण मोटर चरणों का उपयोग आरटीयू, (रोबोट ट्रांसपोर्ट यूनिट) पर भी किया जा सकता है।अधिकांश आरटीयू रैक और पिनियन ड्राइव का उपयोग कर रहे हैं, लेकिन एक रैखिक प्रेरण मोटर उच्च प्रदर्शन, कम लागत और लंबे समय तक सेवा जीवन प्रदान कर सकती है।
स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मोटर्स
PMLSM आमतौर पर बहुत छोटे स्ट्रोक, कम गति लेकिन उच्च से बहुत उच्च सटीकता और गहन कर्तव्य चक्र वाले अनुप्रयोगों पर उपयोग किए जाएंगे।इनमें से अधिकांश अनुप्रयोग AOI (ऑटोमेटेड ऑप्टिकल इंस्पेक्शन), सेमीकंडक्टर और लेजर मशीन उद्योगों में पाए जाते हैं।
रैखिक मोटर चालित चरणों का चयन, (प्रत्यक्ष ड्राइव), अप्रत्यक्ष ड्राइव पर महत्वपूर्ण प्रदर्शन लाभ प्रदान करता है, (चरण जहां रोटरी गति को परिवर्तित करके रैखिक गति प्राप्त की जाती है), लंबे समय तक चलने वाले डिजाइनों के लिए और कई उद्योगों के लिए उपयुक्त हैं।
पोस्ट करने का समय: फरवरी-06-2023