До розрахунку лінійного крокового двигуна з підвищеним тяговим зусиллям
Вантажиться...
Дата
2025
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Хмельницький національний університет
Анотація
Розглядається конструкція лінійного крокового електричного двигуна, у якого тягове зусилля визначається нормальною складовою магнітної індукції в робочому повітряному проміжку, та наведені основні співвідношення для розрахунку такого двигуна в циліндричному виконанні.
Лінійні крокові двигуни забезпечують точне керування і точне позиціювання широкому спектрі застосування. Їх властивість перетворювати електричну енергію в лінійне переміщення обумовлює їх застосування в роботах, автоматизації, медичному обладнанні, побутовій електроніці. На практиці знаходять застосування два принципово різних підходів для отримання лінійного переміщення.
Перший підхід: в одному корпусі розміщують кроковий двигун обертового типу та механічний перетворювач кутового переміщення в лінійне, наприклад, передача рейка-шестерня. Кроковий двигун при цьому має, як правило, багатофазну обмотку на статорі та постійний магніт на феромагнітному роторі (так званий активний варіант виконання).
Другий підхід: нерухома частина представляє феромагнітну основу з феромагнітними виступами, яка розміщена по всій довжині переміщення. А рухома частина містить на феромагнітних осердях обмотки
керування та постійний магніт для фіксації положення при відключенні обмоток. Тобто, тут маємо
безпосереднє перетворення енергії електромагнітного поля в лінійний рух. Саме цей варіант підлягає
вдосконаленню.
The design of a linear stepper electric motor is considered, in which the traction force is determined by the normal component of magnetic induction in the working air gap, and the main relations for calculating such a motor in a cylindrical design are given. The design of the motor provides a traction force almost an order of magnitude higher than that of classical stepper motors, where the principle of operation is based on the tangential component of the traction force in the air gap. Linear stepper motors provide precise control and precise positioning for a wide range of applications. Their property of converting electrical energy into linear motion determines their use in robots, automation, medical equipment, and consumer electronics. In practice, two fundamentally different approaches to obtaining linear motion are used. The first approach: a rotary-type stepper motor and a mechanical converter of angular motion into linear motion, for example, a rack-and-pinion transmission, are placed in one housing. The stepper motor has, as a rule, a multiphase winding on the stator and a permanent magnet on a ferromagnetic rotor (the so-called active version), although there may be a passive rotor: the stator windings can be powered unipolar or bipolar. In this case, control is distinguished by potential or pulse. With pulse control, as more economical in terms of power losses, after the pulse the winding is de-energized and the rotor is fixed by providing an internal reactive moment (if the rotor is active), or by special magnetic or other locking devices. The latter, in our opinion, is of interest for stepper motors when performing infrequent steps. The second approach: the stationary part is a ferromagnetic base with ferromagnetic protrusions, which is located along the entire length of the movement. And the moving part contains control windings on ferromagnetic cores and a permanent magnet for fixing the position when the windings are turned off. That is, here we have a direct conversion of electromagnetic field energy into linear motion. At the same time, in the linear version, the stepper motor can be two-coordinate when adding transverse magnetic field windings on the stator. Also, it is of interest to eliminate permanent magnets in the design of the stepper motor, which, at high traction forces, will not be able to ensure the fixation of the moving element when removing voltage from the stator windings. This option is subject to improvement.
The design of a linear stepper electric motor is considered, in which the traction force is determined by the normal component of magnetic induction in the working air gap, and the main relations for calculating such a motor in a cylindrical design are given. The design of the motor provides a traction force almost an order of magnitude higher than that of classical stepper motors, where the principle of operation is based on the tangential component of the traction force in the air gap. Linear stepper motors provide precise control and precise positioning for a wide range of applications. Their property of converting electrical energy into linear motion determines their use in robots, automation, medical equipment, and consumer electronics. In practice, two fundamentally different approaches to obtaining linear motion are used. The first approach: a rotary-type stepper motor and a mechanical converter of angular motion into linear motion, for example, a rack-and-pinion transmission, are placed in one housing. The stepper motor has, as a rule, a multiphase winding on the stator and a permanent magnet on a ferromagnetic rotor (the so-called active version), although there may be a passive rotor: the stator windings can be powered unipolar or bipolar. In this case, control is distinguished by potential or pulse. With pulse control, as more economical in terms of power losses, after the pulse the winding is de-energized and the rotor is fixed by providing an internal reactive moment (if the rotor is active), or by special magnetic or other locking devices. The latter, in our opinion, is of interest for stepper motors when performing infrequent steps. The second approach: the stationary part is a ferromagnetic base with ferromagnetic protrusions, which is located along the entire length of the movement. And the moving part contains control windings on ferromagnetic cores and a permanent magnet for fixing the position when the windings are turned off. That is, here we have a direct conversion of electromagnetic field energy into linear motion. At the same time, in the linear version, the stepper motor can be two-coordinate when adding transverse magnetic field windings on the stator. Also, it is of interest to eliminate permanent magnets in the design of the stepper motor, which, at high traction forces, will not be able to ensure the fixation of the moving element when removing voltage from the stator windings. This option is subject to improvement.
Опис
Ключові слова
крокові двигуни, тягове зусилля, конструкція, розрахунки, stepper motors, traction force, design, calculations
Бібліографічний опис
До розрахунку лінійного крокового двигуна з підвищеним тяговим зусиллям / В. Косенков, В. Мартинюк, О. Поліщук, С. Лісевич // Herald of Khmelnytskyi National University. Technical sciences. – 2025. – Vol. 353, Iss. 3.2. – P. 286-290.