선형 유도 모터

선형유도모터(LIM)는 교류(AC) 비동기식 선형모터로서 다른 유도모터와 같은 일반원리에 의해 동작하지만 일반적으로 직선운동으로 직접 동작하도록 설계되어 있습니다.특징적으로 리니어 유도 모터는 1차 또는 2차 길이가 유한하여 최종 효과를 발생시키는 반면, 기존의 유도 모터는 무한 ^[1]루프 형태로 배치됩니다.

그 이름에도 불구하고, 모든 선형 유도 모터가 선형 운동을 생성하는 것은 아닙니다. 일부 선형 유도 모터는 연속적인 1차 모터가 매우 비용이 많이 드는 큰 직경의 회전을 생성하는 데 사용됩니다.

회전 모터와 마찬가지로 선형 모터는 3상 전원 공급 장치에서 자주 작동하며 매우 빠른 속도를 지원할 수 있습니다.그러나 모터의 힘을 감소시키는 최종 효과가 있으며, 힘과 속도를 균형 있게 맞추기 위해 변속 장치를 장착할 수 없는 경우가 많습니다.따라서 선형 유도 모터는 주어진 필수 힘 출력에 대해 일반 회전 모터보다 에너지 효율이 낮은 경우가 많습니다.

회전식 LIM과 달리 LIM은 공중부양 효과를 줄 수 있습니다.따라서 비접촉력이 요구되거나, 유지보수가 적은 경우 또는 듀티 사이클이 낮은 경우에 자주 사용됩니다.이들의 실용적 용도에는 자기 부상, 선형 추진 및 선형 액추에이터가 포함됩니다.그것들은 또한 액체 ^[2]금속을 펌핑하는 데 사용되어 왔다.

역사

선형 전기 모터의 역사는 적어도 1840년대까지 거슬러 올라갈 수 있지만,^[3] 휘트스톤의 모델은 실용적이기에는 너무 비효율적이었다.실현 가능한 리니어 유도 모터는 미국 특허 782312(1905; 프랑크푸르트암마인의 발명가 알프레드 제덴)에 기술되어 있으며, 열차 또는 리프트를 운전하기 위한 것입니다.독일 엔지니어 헤르만 켐퍼는 1935년에 ^[4]작업용 모형을 만들었다.1940년대 후반, 런던 임페리얼 칼리지의 에릭 레이트웨이트 교수가 최초의 실물 크기의 작업 모델을 개발했습니다.

단측 버전에서는 자기장이 도체를 스테이터에서 밀어내고, 도체를 공중 부양시켜 움직이는 자기장의 방향을 따라 운반하는 반발력을 발생시킬 수 있습니다.Laithwaite는 후기 버전을 자석강이라고 불렀다.이러한 선형 유도 모터 버전은 두 개의 반대 극이 나란히 배치되는 횡방향 플럭스라고 불리는 원리를 사용합니다.이를 통해 매우 긴 극을 사용할 수 있으므로 고속과 효율성을 ^[5]실현할 수 있습니다.

건설

리니어 전기 모터의 1차적인 것은 일반적으로 평탄한 자기 코어(일반적으로 라미네이트됨)와 가로형 슬롯으로 구성되어 있으며, 슬롯에 코일을 삽입하여 직선으로^[6] 절단되는 경우가 많고, 각 상은 서로 다른 상들이 물리적으로 겹치도록 번갈아 극성을 부여합니다.

보조 부품은 알루미늄 판으로 된 경우가 많으며, 철제 백킹 플레이트가 있는 경우가 많습니다.일부 LIM은 세컨더리 양쪽에 1개의 프라이머리로 양면화되어 있으며, 이 경우 철제 배선은 필요하지 않습니다.

코일이 2차보다 짧게 깎이는 짧은 1차 모터와 도전 플레이트가 작은 짧은 2차 모터의 두 가지 유형의 선형 모터가 있습니다.짧은 세컨더리 LIM은 종종 같은 상 코일 간의 병렬 연결로 감겨지는 반면 짧은 프라이머리 ^[7]LIM은 보통 직렬로 감깁니다.

가로 플럭스 LIM의 1차에는 일련의 쌍둥이 극이 반대 와인딩 방향으로 나란히 놓여 있다.이러한 극은 일반적으로 적절히 절단된 적층 백킹 플레이트 또는 일련의 횡방향 U-코어로 제작됩니다.

원칙

이 전동기 설계에서 힘은 필드 내 도체에 작용하는 직선 이동 자기장에 의해 발생한다.이 필드에 배치된 도체는 루프, 코일 또는 단순한 판금 조각에 관계없이 와전류가 유도되어 렌즈의 법칙에 따라 반대 자기장을 생성합니다.두 개의 반대되는 자기장은 서로 밀어내고 자기장이 금속을 휩쓸면서 운동을 일으킵니다.

${\displaystyle n_{s}=2f_{s}/p}$^[8]

여기서_s f는 공급 주파수(Hz), p는 극 수, n은_s 자기장의 동기 속도(초당 회전 수)입니다.

이동 필드 패턴의 속도는 다음과 같습니다.

${\displaystyle v_{s}=2tf_{s}}$^[8]

여기서_s v는 선형 이동장의 속도(m/s), t는 극 피치이다.

s의 슬립의 경우 선형 모터의 보조 속도는 다음과 같습니다.

${\displaystyle v_{r}=(1-s)v_{s}$^[8]

폭력

추력

선형 유도 모터에 의해 발생하는 구동력은 기존의 유도 모터와 다소 유사합니다. 구동력은 최종 ^[9]효과에 의해 변조되기는 하지만 슬립에 대해 대략 유사한 특성 형태를 보입니다.

모터의 ^[10]추력을 계산하기 위한 방정식이 존재합니다.

엔드 이펙트

원형 유도 모터와 달리 선형 유도 모터는 '끝 효과'를 보여줍니다.이러한 최종 영향에는 1차 및 2차의 상대적인 움직임에 의해 1차 에너지로 인해 1차 에너지와 2차 에너지로 인해 1차 에너지로 인해 발생하는 것으로 생각되는 성능 및 효율의 손실이 포함됩니다.

길이가 최소 2극이지만 8극 ^[7]이상이 될 때까지 낮은 미끄러짐(약 0.3 이하)에서 발생하는 추력의 1차 감소가 짧다면 짧은 보조 장치의 거동은 회전 기계와 거의 동일하다.

하지만, 끝 효과 때문에, 선형 모터'정상적인 유도 모터는 가까운 동기 분야와 저 부하 조건에서 모터를 수 있는 빛 'run 수 없다.대조적으로, 효과 선형 전동기와 훨씬 더 큰 손실을 만들어 낸다.[7]

공중부양

게다가, 회전 운동과는 달리, 다이내믹 부상력, 이것은 0제로에, 방향으로 슬립이 증가함에 따라 force/gap의 대략 일정을 줍니다 나타나 있다.이 단면 모터에서, 이것은 들어올리기 하중을 압도하면 한 매력을 유발할 때 다리미 받침 접시 2차에 사용된다 공중 부양은 보통에서만 발생하지 않는다는 한다.[9]

성능

선형 유도 모터들은 종종 덜 전통적인 회전 유도 모터보다, 자주 선물은 말 영향과 비교적 큰 에어 갭은 일반적으로 군이 같은 전력에 제작된를 줄일 것이다 효율적이다.[1]비슷하게, 선형 유도 모터 발전기 운전(braking/recuperating 전기)동안 효율 비교적 낮은 덕분 효과 끝나는 것으로 알려졌다.[11]더 큰 에어 갭 또한 더 비싼 더 큰 콘덴서 필요로 할 수 있고는 모터의 인덕턴스 증가한다.

하지만, 선형 유도 모터 및 이러한 손해 줄여 주고, 단지 친절한 요소의 중요성의 실용적 지식 더 큰 에어 갭의 영향 최소화하는 방법식 기어 박스와 유사한 drivetrains의 필요성을 피할 수 있다.어떤 경우에도 전력 사용량은 가장 중요한 고려 사항이다.예를 들어, 많은 경우에 선형 유도 모터 및 매우 낮은 정비 중 적은 움직이는 부분이 있다.왜냐하면rotary-to-linear 변속기 제어 시스템에이라는 의학적 증거에서 비롯되었, 정지 마찰 및/또는 기계적 준수를 소개합니다 또한, 운동 제어 시스템에rotary-to-linear 변속 선형 유도 모터 대신에 회전 모터를 사용하여, 더 높은 대역 폭 제어 시스템의 정확성을 가능하게 한다.

사용하다

이러한 특성 때문에 나고야 부근의 일본 리니모 자기부상열차 노선과 같이 자기부상열차 추진에 리니어 모터가 자주 사용됩니다.

세계 최초의 상용 자동 자기부상열차 시스템은 1984~1995년 ^[12]버밍엄 공항 공항 터미널에서 인근 버밍엄 국제 철도역까지 운행한 저속 자기부상열차 셔틀이었다.선로의 길이는 600 미터(2,000 피트)였으며, 열차는 15 밀리미터(0.59 인치)의 고도에서 "플라이"하고, 전자석에 의해 부상하며, ^[13]선형 유도 모터로 추진되었습니다.그것은 거의 11년 동안 운영되었지만, 전자 시스템의 노후화 문제로 인해 말년에 신뢰할 수 없게 되었다.오리지널 차량 중 하나는 RTV31 호버 열차 ^[14]차량과 함께 피터버러에 있는 레일월드에 전시되어 있다.

그러나 리니어 모터는 도쿄의 도에이 오에도 선과 같이 자기 부상과는 독립적으로 사용되어 왔다.봄바디어 이노비아 메트로(Bombardier Innovia Metro)는 LIM 추진 기능을 사용하는 자동화 시스템의 한 예입니다.이러한 기술을 사용하는 가장 긴 고속 교통 시스템은 광저우 메트로로, 4, 5, 6호선을 따라 약 130km(81mi)의 LIM 추진 지하철 노선을 사용합니다.그것들은 또한 플로리다 베이 레이크에 있는 월트 디즈니 월드 리조트의 투모로우랜드 교통국 피플 무버와 텍사스 휴스턴에 있는 조지 부시 인터콘티넨탈 공항의 서브웨이 피플 무버에 의해 같은 디자인을 사용하고 있다.

리니어 인덕션 모터 기술은 일부 출시된 롤러 코스터에도 사용됩니다.이론적으로는 구멍 뚫린 도관에 파묻는 것으로 할 수 있지만, 현재로선 노면전차에서는 여전히 실용적이지 않다.

대중 교통 이외에도, 수직 리니어 모터는 깊은 광산에서의 리프팅 메커니즘으로 제안되어 왔으며, 모션 제어 응용 분야에서 리니어 모터의 사용이 증가하고 있습니다.또한 알스톰 시타디스나 유로트램과 같은 저상 전차의 미닫이문에도 자주 사용됩니다.

이중 축 선형 모터도 있습니다.이러한 특수 장치는 천 및 판금 정밀 레이저 절단, 자동 제도 및 케이블 성형에 직접 X-Y 모션을 제공하기 위해 사용되었습니다.또, 원통형의 2차를 가지는 리니어 유도 모터를 사용해, 프린트 회로 ^[15]기판에 전자 디바이스를 실장하기 위해서 동시에 리니어 및 회전 운동을 실시해 왔다.

사용 중인 대부분의 선형 모터는 LIM(선형 유도 모터) 또는 LSM(선형 동기 모터)입니다.선형 DC 모터는 비용이 더 많이 들고 선형 SRM은 추력 저하를 겪기 때문에 사용되지 않습니다.따라서 장기적으로는 트랙션 LIM이, 단기적으로는 LSM이 대부분 선호됩니다.

선형 유도 모터는 항공기 발사에 사용되었으며, 1945년 웨스팅하우스 일렉트로풀트^[7] 시스템은 초기 사례였으며, 전자기 항공기 발사 시스템(EMALS)은 2010년에 제공될 예정이었다.

직선형 유도 모터는 직경에도 사용되며, 자기 부상 덕분에 보빈이 직접 접촉하지 않고 섬유 사이를 떠다닐 수 있습니다.

ThysenKrupp에 의해 발명된 최초의 로프리스 엘리베이터는 선형 유도 ^[16]구동력을 사용합니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 전자 유도
• 선량 계수
• 자기부상
• 추적된 호버크래프트
• 선형 동기 모터

레퍼런스