Lineaarimoottori on sähkömoottori , jossa yksi magneettijärjestelmän elementeistä on avoin ja jossa on magneettikentän muodostava käämitys , ja toinen on vuorovaikutuksessa sen kanssa ja on valmistettu ohjaimen muodossa, joka tarjoaa lineaarisen liikkeen. moottorin liikkuva osa. Nyt on kehitetty monia lineaaristen sähkömoottoreiden lajikkeita (tyyppejä), esimerkiksi:
Monen tyyppiset lineaarimoottorit, kuten asynkroniset, synkroniset tai tasavirtaiset, toistavat toimintaperiaatteessaan vastaavia pyöriviä liikemoottoreita , kun taas muun tyyppisillä lineaarimoottoreilla (magnetostriktiiviset, pietsosähköiset jne.) ei ole käytännöllistä toteutusta pyörivänä liikkeenä. moottorit. Lineaarimoottorin kiinteää osaa, joka saa sähköä verkosta, kutsutaan staattoriksi eli primäärielementiksi ja sitä moottorin osaa, joka saa energiaa staattorista, kutsutaan toisioelementiksi tai ankkuriksi (nimi " roottori " ei koske lineaarimoottorin osat, koska sana "roottori" tarkoittaa kirjaimellisesti "pyörivää", ja lineaarimoottorissa ei ole pyörimistä).
Yleisimmät kuljetuksissa ja suurille lineaarisille siirroille ovat asynkroniset ja synkroniset lineaarimoottorit, mutta käytetään myös lineaarisia tasavirtamoottoreita ja lineaarisia sähkömagneettisia moottoreita. Jälkimmäisiä käytetään useimmiten työkappaleiden pienten liikkeiden aikaansaamiseen ja samalla korkean tarkkuuden ja merkittävän vetovoiman varmistamiseksi.
Idea lineaarisen oikosulkumoottorin laitteesta voidaan saada, jos leikkaat henkisesti staattorin ja roottorin tavanomaisen oikosulkumoottorin käämeillä akselia pitkin generatrixia pitkin ja käännät sen tasoksi. Tuloksena oleva litteä rakenne on lineaarimoottorin kaavio. Jos nyt tällaisen moottorin staattorikäämit kytketään kolmivaiheiseen vaihtovirtaverkkoon , muodostuu magneettikenttä , jonka akseli liikkuu ilmarakoa pitkin nopeudella V, joka on verrannollinen syöttöjännitteen f taajuuteen. ja napajaon pituus t: V \u003d 2pf. Tämä rakoa pitkin liikkuva magneettikenttä ylittää roottorin käämin johtimet ja indusoi niihin EMF : n, jonka vaikutuksesta virrat alkavat kulkea käämin läpi. Virtojen vuorovaikutus magneettikentän kanssa johtaa sellaisen voiman ilmenemiseen, joka toimii Lenzin säännön mukaan magneettikentän liikkeen suuntaan. Roottori - seuraavassa kutsumme sitä toissijaiseksi elementiksi - alkaa liikkua tämän voiman vaikutuksesta. Kuten tavanomaisessa asynkronisessa moottorissa, elementin liike tapahtuu jollain luistolla suhteessa kenttään S = (V - v)/V, missä v on elementin nopeus. Lineaarimoottorin nimellisjättö on 2-6 %. [1] Lineaarimoottorin toisioelementtiä ei aina ole varustettu käämityksellä. Yksi lineaarisen induktiomoottorin eduista on, että tavallista metallilevyä voidaan käyttää toissijaisena elementtinä. Tässä tapauksessa toisioelementti voi sijaita myös kahden staattorin välissä tai staattorin ja ferromagneettisen sydämen välissä. Toissijainen elementti on valmistettu kuparista, alumiinista tai teräksestä, ja ei-magneettisen toisioelementin käyttö sisältää suunnittelusuunnitelmia, joissa magneettivuo sulkeutuu ferromagneettisten elementtien kautta. Lineaarimoottorien toimintaperiaate, jossa on toisioelementti nauhan muodossa, toistaa tavanomaisen asynkronisen moottorin toiminnan, jossa on massiivinen ferromagneettinen tai ontto ei-magneettinen roottori. Lineaarimoottorien staattorikäämityksillä on samat kytkentäkaaviot kuin tavanomaisissa asynkronisissa moottoreissa, ja ne on yleensä kytketty kolmivaiheiseen vaihtovirtaverkkoon. Lineaarimoottorit toimivat hyvin usein ns. käänteisessä liiketilassa, kun toisioelementti on paikallaan ja staattori liikkuu. Tällaista lineaarimoottoria, jota kutsutaan liikkuvaksi staattorimoottoriksi, voidaan soveltaa laajalti erityisesti sähköajoneuvoissa. Esimerkiksi staattori on kiinteästi kiinnitetty auton lattian alle, ja toissijainen elementti on metallinauha kiskojen välissä, ja joskus itse kiskot toimivat toissijaisena elementtinä. Yksi lineaaristen asynkronisten moottoreiden lajikkeista on putkimainen (koaksiaalinen) moottori. Tällaisen moottorin staattori on muodoltaan putken muotoinen, jonka sisällä on litteät levykelat (staattorikäämit) ja metalliset aluslevyt limitettyinä, jotka ovat osa magneettista piiriä . Moottorikelat on kytketty ryhmiin ja muodostavat moottorin yksittäisten vaiheiden käämit. Staattorin sisään on sijoitettu ferromagneettisesta materiaalista valmistettu toisioelementti, myös putkimainen. Kun staattorin käämit kytketään verkkoon, sen sisäpintaa pitkin muodostuu liikkuva magneettikenttä, joka indusoi toisioelementin rungossa sen kehälle suunnattuja virtoja. Näiden virtojen vuorovaikutus moottorin magneettikentän kanssa muodostaa toisioelementtiin putkea pitkin vaikuttavan voiman, joka aiheuttaa (staattorin ollessa kiinteä) toisioelementin liikkeen tähän suuntaan. Lineaarimoottorien putkimaiselle rakenteelle on tunnusomaista toisioelementin magneettivuon aksiaalinen suunta, toisin kuin litteässä lineaarimoottorissa, jossa magneettivuolla on säteittäinen suunta.
Synkronimoottoreiden pääsovellusalue, jossa niiden edut ovat erityisen vahvat, on nopea sähkökuljetus . Tosiasia on, että tällaisen kuljetuksen normaalin toiminnan olosuhteissa on välttämätöntä, että liikkuvan osan ja toissijaisen elementin välillä on suhteellisen suuri ilmarako. Tässä tapauksessa asynkronisella lineaarimoottorilla on erittäin pieni tehokerroin (cosφ), eikä sen käyttö ole taloudellisesti kannattavaa. Synkroninen lineaarimoottori päinvastoin sallii suhteellisen suuren ilmaraon staattorin ja toisioelementin välillä ja toimii cosφ:lla lähellä yhtenäisyyttä ja korkeaa hyötysuhdetta saavuttaen 96 %. Synkronisten lineaarimoottorien käyttö nopeassa liikenteessä yhdistetään pääsääntöisesti autojen magneettiseen jousitukseen sekä suprajohtavien magneettien ja virityskäämien käyttöön, mikä mahdollistaa liikkumismukavuuden ja auton taloudellisen suorituskyvyn lisäämisen. liikkuva kalusto.
Kaikki lineaarimoottorit voidaan jakaa kahteen luokkaan:
Hitaasti kiihtyviä moottoreita käytetään julkisessa liikenteessä ( maglev , monorail , metro ) vetona sekä työstökoneissa (laser, vesileikkaus, poraus ja jyrsintä) ja muissa teollisuuden teknologisissa laitteissa. Suuren kiihtyvyyden potkurit ovat pituudeltaan melko pieniä, ja niitä käytetään yleensä kiihdyttämään kohde suureen nopeuteen ja sitten vapauttamaan se (katso Gaussin tykki ). Niitä käytetään usein hypernopeustörmäysten tutkimukseen , ja niitä voitaisiin myös hypoteettisesti käyttää erikoislaitteissa, kuten aseissa tai avaruusalusten kantoraketeissa .
Lineaarimoottoreita käytetään laajalti myös työstökoneiden syöttökäytöissä ja robotiikassa . Lineaarisia koodereita käytetään usein parantamaan paikannustarkkuutta .