Линейный двигатель

[DimanVIP]

Доброго всем времени суток!
Понадобилась мне на работе такая штука как линейный двигатель, представляющий собой соленоид с бегающим внутри штоком.
Долго копался по интернету в поисках продавцов таких штуковин(нашел только одного), потом еще дольше добивался от него стоимости хотя бы одного движка.
Вобщем как узнал стоимость и сроки, решил попробовать сам сделать.
С электронной частью никаких проблем не возникает, а вот с механикой...
Рассматривая и изучая все найденные описания данных девайсов, пришел к выводу что он состоит из:
- Шток из редкоземельных металлов (намагниченный).
- Трех-фазная обмотка
Вот с конфигурацией обмотки и возникли трудности. По чертежам из одних источников там одна конфигурация,

linear.JPG

(44.47 КБ) 2682 скачивания

по информации из других - другая.

linear2.JPG

(24.86 КБ) 2307 скачиваний

Но по графикам напряжений

linear3.JPG

(83.02 КБ) 2155 скачиваний

я решил что там должно быть всего три обмотки намотанных одна рядом с другой. Комбинация напряжений на которых и заставляет магнитный шток двигаться в любом из направлений.

Вобщем ести кто-чего знает по этому вопросу, прошу критики, замечаний и пинков в нужном направлении.
Всем заранее большое спасибо!

[Meteor]

В общих чертах, линейный двигатель представляет собой "развернутый" шаговый двигатель.
Принцип перемещения тот же - "набег" магнитного поля между полюсами ротора и статора.
Точность позиционирования определяется разницей числа полюсов ротора и статора - их число не одинаково.
PS Вы смелый человек. Когда мне предложили соорудить нечто подобное, я послал начальника далеко и надолго.

[DimanVIP]

Т.е. вы хотите сказать что магнитный шток имеет не два полюса по краям, а гораздо больше?
С шаговиками знаком очень хорошо, не одну собаку на них съел, кстати линейники и планирую заместо них юзать.
Дык вот, судя по чертежам, магнитный шток не имеет зубчиков, как шаговик, следовательно точность будет определяться только точностью напряжения на обмотках.

[Сэр Мурр]

Бригадир в одной из тем предлагал свою идею по изготовлению подобного двигателя. Там же была ссылка на производителя линейного двигателя- на их сайте есть и описание, и цены.

[DimanVIP]

Бригадир в одной из тем предлагал свою идею по изготовлению подобного двигателя. Там же была ссылка на производителя линейного двигателя- на их сайте есть и описание, и цены.

Дайте ссылку пожалуйста. А то искать по всем сообщения оного товарища практически бесполезно, у него их 8300.
З.Ы. Перед созданием темы делал поиск по форуму. Ничего подобного не нашел.

[Meteor]

Т.е. вы хотите сказать что магнитный шток имеет не два полюса по краям, а гораздо больше?

Должно быть много полюсов, иначе обеспечить точность в десяток микрон, при моменте удержания под 400 N просто невозможно.

Дык вот, судя по чертежам, магнитный шток не имеет зубчиков, как шаговик, следовательно точность будет определяться только точностью напряжения на обмотках.

К сожалению, вся инфа осталась на прежней работе (да и времени прошло более 4 лет) но натыкался на ротор - набор магнитов с чередованием магнитных полюсов.
PS Может что еще понапридумывали
PSS На них натыкались?

[Сэр Мурр]

Б.

Дайте ссылку пожалуйста. А то искать по всем сообщения оного товарища практически бесполезно, у него их 8300.
З.Ы. Перед созданием темы делал поиск по форуму. Ничего подобного не нашел.

Попробуйте обратиться прямо к нему. Я тоже не могу вспомнить, в каком разделе эта тема.

[DimanVIP]

Должно быть много полюсов, иначе обеспечить точность в десяток микрон, при моменте удержания под 400 N просто невозможно.

Такая точность мне не нужна. В несколько мм будет достаточно.

К сожалению, вся инфа осталась на прежней работе (да и времени прошло более 4 лет) но натыкался на ротор - набор магнитов с чередованием магнитных полюсов.

Такой можно сделать из магнитных дисков. Например таких.
Если удастся поднять инфу, буду очень благодарен!

PS Может что еще понапридумывали
PSS На них натыкались?

Плоских линейных двигателей видел огромное количество. Даже наши их клепают, а вот именно в виде соленоидов всего пару производителей забугорных.

Попробуйте обратиться прямо к нему. Я тоже не могу вспомнить, в каком разделе эта тема.

Буду пытать.

[DimanVIP]

Посмотрел я схему товарища Brigadir'a. Кому интересно, она находится: Список форумов » Устройства » Умные мысли » Опять Шаговый
Но мне она совсем не подходит.

Нарисовал примерный чертеж, сегодня буду мотать, собирать.

linear6.JPG

(38.81 КБ) 1976 скачиваний

Сверху полная схема, как мне представляется. С "хитрым" штоком.

А снизу то, что буду собирать. Это как бы "одна секция".
Думаю пояснения не требуются. Школьный курс.

[Meteor]

Про "хитрый шток" уточню - трудно собрать магнитный шток у которого на границе одноименные полюса (S-N|N-S|S-N|....|N-S). По моему так должен он (шток) "выглядеть". Но беда в том что одноименные полюса отталкиваются....

[DimanVIP]

Про "хитрый шток" уточню - трудно собрать магнитный шток у которого на границе одноименные полюса (S-N|N-S|S-N|....|N-S). По моему так должен он (шток) "выглядеть". Но беда в том что одноименные полюса отталкиваются....

Именно так я себе его и представлял...
Что-нибудь придумаем! В крайнем случае попробую заказать.

Еще можно будет попробовать самому намагнитить....
Так и всплывают перед глазами рассказы матерых кулибиных, про то как они самостоятельно занимались изготовлением динамиков, и сами магниты для них магнитили...

[Brigadir]

Вначале(чтобы правильно понять эту писанину): статор = корпус с катушками; ротор = просто стержень, либо стержень имеющий многополюсное намагничивание, либо просто стальная полоса(в моем проекте).
В том то вся и разница: в Вашем двигателе надо обязательно иметь многополюсный шток(намагниченный), в моей просто полоска(возможен и круглый стержень) из стали. К тому же, полюса у Вашего штока не будут явно выражены("сглажены"). Чтобы полюса были четкими надо нарезать прямоугольные вырезы (гляньте на ротор обычного шагового двигателя). Только в этом случае мотор будет делать шаги. Проект с 3 катушками = развернытый асинхронный мотор. Ротор(в линейном понимании - стержень) будет просто вылетать влево или вправо в зависимости от направления переключения обмоток.(проект хорош для пушки Гаусса ).
Не забывайте учитывать: асинхронный мотор имеет очень слабый пусковой момент (с пассивным, ненамагниченным ротором), с намагниченным полюсным ротором пусковой момент и момент удержания неплохой, но конструкция многополюсного ротора довольно сложная для самодельного изготовления.
И третье: в Ваших задумках надо как то выдерживать зазор между ротором и статором (чтобы не прилипал). В моем - это наоборот идет на пользу = удержание ротора. И, кстати, в моем проекте очень просто выключить удержание ротора-пластины: просто выключаем питание(иногда тэто нужно в станках).

[Meteor]

Бригадир, а какая ожидаемая скорость Вашего "бимагнитного" линейно-пластинчатого двигателя?

[DimanVIP]

Вначале(чтобы правильно понять эту писанину): статор = корпус с катушками; ротор = просто стержень, либо стержень имеющий многополюсное намагничивание, либо просто стальная полоса(в моем проекте).
В том то вся и разница: в Вашем двигателе надо обязательно иметь многополюсный шток(намагниченный), в моей просто полоска(возможен и круглый стержень) из стали. К тому же, полюса у Вашего штока не будут явно выражены("сглажены"). Чтобы полюса были четкими надо нарезать прямоугольные вырезы (гляньте на ротор обычного шагового двигателя). Только в этом случае мотор будет делать шаги. Проект с 3 катушками = развернытый асинхронный мотор. Ротор(в линейном понимании - стержень) будет просто вылетать влево или вправо в зависимости от направления переключения обмоток.(проект хорош для пушки Гаусса ).
Не забывайте учитывать: асинхронный мотор имеет очень слабый пусковой момент (с пассивным, ненамагниченным ротором), с намагниченным полюсным ротором пусковой момент и момент удержания неплохой, но конструкция многополюсного ротора довольно сложная для самодельного изготовления.
И третье: в Ваших задумках надо как то выдерживать зазор между ротором и статором (чтобы не прилипал). В моем - это наоборот идет на пользу = удержание ротора. И, кстати, в моем проекте очень просто выключить удержание ротора-пластины: просто выключаем питание(иногда тэто нужно в станках).

Все это я прекрасно понимаю, и все эти моменты я разобрал ДО того как начал собирать.
1. Отсутствие прямоугольных вырезов, как следствие более плавный ход, мне только наруку.
2. Даже если будет всего 2 полюса, ротор вылетать не будет. За счет электроники и за счет прикрученного к нему механизма. Все-таки не пушку делаю, хотя внешне похоже на ГаусГан.
3. Естесственно ротор будет намагничен. Т.к. как раз и требуются высокие пусковые моменты и бОльшая моща при меньших габаритах. Тем более изменяя полярности катушки, я смогу магнитный ротор не только тянуть, но и толкать. Да и вообще работать с ним будет гораздо лучше.
4. Прилипать не будет, за счет материала трубки. Или фторопласт будет или этот.... как его... не помню, но материал отличный для этих целей. В крайнем случае можно и сам ротор покрыть чем-нибудь.

А теперь по делу...
Вид намотанного двигла:

110112-2253.jpg

(19.79 КБ) 1538 скачиваний

110112-2254.jpg

(20.26 КБ) 1666 скачиваний

Намотал сразу 9 полюсов, чтобы и на будущее хватило.
Мотал из расчета на напряжение 48 В, ток 10 А. Маленько округлил и получилось по 100 витков.
Проверил напряжением 12 В и первым попавшимся магнитом, заодно все полярности вывел.
Погонял магнитик по трубке, чувствуется, что должно не плохо получиться.
Завтра начну плату делать. За основу возьму свою старенькую разработку драйвера шагового двигателя.

[DimanVIP]

Поначалу собирался использовать навороченный драйвер шаговика, путем добавления в него еще одного моста для третьей обмотки. Тем самым число ключей(полевиков) увеличить до 12.
Но на сон грядущий пришла мысля: А что если обмотки соединить в треугольник!
Тогда число ключей не увеличится, а уменьшится до шести!
Но встал другой, как эффективно регулировать ток?
Ведь в старой схеме для регулировки использовалось по одному токовому шунту для каждой обмотки, а здесь такое не прокатит.

Посему вопрос: может кто сталкивался со схемами регулировок тока в трехфазных движках?
Хотя если по сути разобраться, я изобретаю частотный преобразователь (частотник).
Может поможет кто? Схемами или советами?

Или может вообще не стоить так делать(треугольник)?

[Brigadir]

Бригадир, а какая ожидаемая скорость Вашего "бимагнитного" линейно-пластинчатого двигателя?

Не знаю. Зависит в основном от массы подвижной каретки с электромагнитом: чем меньше масса - тем большую частоту можно давать.
опять же зависит от размаха(шага) каретки. Но мы за скоростью не гонимся, не реактивный мотор изобретаем

[DimanVIP]

Накидал схемку:

linear.pdf

(209.04 КБ) 916 скачиваний

Все-таки решил с каждой обмоткой работать по отдельности. Думаю на начальном этапе это будет очень кстати. А дальше видно будет.
Постарался все предусмотреть и "нафаршировать" по полной.
Описание вкратце:
- Три напряжения питания: 5В - логика, 15В - Ирки, 48В - двигун.
- ШИМ, частично независимый от МК. Что позволяет освободить мощности МК для более важных задач.
- 3 режима спада тока, быстрый, медленный и смешанный.
- пока управление через USART - ПК. В оконечном виде будет TWI.

Может кто подскажет, навскидку:
1. Есть ли аналоги LM393, 3 компаратора в одном корпусе?
2. Аналогично, но 74HC74D (RS триггер)
3. Аналогично, но 74HCT08 (2И)

[Meteor]

Аналоги в смысле отечественные?
Если да то 74НС74 это прототип 555ТМ2
LM393 в справочнике аналоги КР1401СА2, КР1101СА2
74НСТ08 - 555ЛИ1

[DimanVIP]

Только НЕ отечественные. Я зарекся, что с ними больше не связываться не буду.
Аналог в том смысле что другое количество логических элементов в одном корпусе.
Например: LM393 - 2 компаратора в одном корпусе, а нужна МС с 3 компараторами в одном корпусе.
То же и с остальными. 3 RS триггера в одном корпусе, 3 (6) элемента 2И в одном корпусе.

[Brigadir]

Однако Вы капризен, господин Диман. Тогда ждите, когда лично для Вас запихнут в один корпус три компаратора. Кстати трехфазный мультивибратор делается совсем просто, Схемку не помню(когда то делал - была надобность), но можно и в Инете поискать. Но я бы посоветовал Вам взять за основу обычный круглый Шаговый моторчик, развернуть его в линию и повторить. Как схему, так и конструкцию. И драйвер взять от него же.