Klasyfikacja silników-ogólnego przeznaczenia

Silniki bezszczotkowe z magnesami trwałymi

Silniki bezszczotkowe powstały pod koniec lat 60. XX wieku i szybko się rozwijały wraz z technologią materiałów z magnesami trwałymi, technologią mikroelektroniki i energoelektroniki oraz technologią silników. Silnik bezszczotkowy to typowy zintegrowany produkt elektromechaniczny, składający się głównie z korpusu silnika, czujnika położenia i elektronicznego obwodu przełączającego. Silnik bezszczotkowy z wirnikiem wykonanym z magnesu trwałego nazywany jest również silnikiem bezszczotkowym z magnesem trwałym, a zdecydowana większość silników bezszczotkowych wykorzystuje wirniki z magnesami trwałymi.

Bezszczotkowe silniki z magnesami trwałymi można podzielić na dwa typy: bezszczotkowe silniki prądu stałego (BLDCM) napędzane falą prostokątną (wtłaczaną prądem o fali prostokątnej do uzwojeń stojana korpusu silnika) oraz silniki synchroniczne z magnesami trwałymi (PMSM) napędzane falą sinusoidalną. W porównaniu do tradycyjnych szczotkowych silników prądu stałego, BLDCM zastępują mechaniczną komutację tradycyjnych silników prądu stałego komutacją elektroniczną i odwracają stojan i wirnik (wirnik wykorzystuje magnesy trwałe), eliminując w ten sposób potrzebę stosowania mechanicznego komutatora i szczotek. Z drugiej strony PMSM zastępują uzwojenia wzbudzenia w wirniku uzwojonego-silnika synchronicznego z wirnikiem magnesami trwałymi, zachowując jednocześnie stojan w niezmienionym stanie, eliminując w ten sposób potrzebę stosowania cewek wzbudzenia, pierścieni ślizgowych i szczotek. Ponieważ prąd stojana BLDCM jest napędzany falą prostokątną, falownikowi znacznie łatwiej jest uzyskać falę prostokątną w tych samych warunkach w porównaniu z napędem sinusoidalnym PMSM. Co więcej, jego sterowanie jest prostsze niż w przypadku PMSM (chociaż jego działanie przy niskich prędkościach jest gorsze niż w przypadku PMSM-głównie ze względu na wpływ pulsującego momentu obrotowego). Dlatego BLDCM zyskały szerszą uwagę.

Silniki bezszczotkowe z magnesami trwałymi cieszą się coraz większym zainteresowaniem ze względu na ich doskonałą wydajność i niezastąpione zalety technologiczne. Zwłaszcza od końca lat 70. XX wieku szybki postęp w technologiach pomocniczych, takich jak materiały hydromagnetyczne ziem rzadkich, elektronika mocy i sterowanie komputerowe, wraz z ciągłym udoskonalaniem procesów produkcji mikro-silników, doprowadził do ciągłego udoskonalania technologii i wydajności silników bezszczotkowych z magnesami trwałymi. Początkowo stosowane w małych i średnich-serwonapędach w lotnictwie, robotyce i sprzęcie gospodarstwa domowego, obecnie są szeroko stosowane w pojazdach elektrycznych, elektrycznych zespołach trakcyjnych i statkach elektrycznych. W przyszłości, wraz z ciągłym rozwojem technologii bezszczotkowych silników prądu stałego z magnesami trwałymi i powiązanymi technologiami pomocniczymi, a także ciągłym postępem społeczeństwa ludzkiego, bezszczotkowe silniki z magnesami trwałymi znajdą jeszcze szersze zastosowanie.

Silniki liniowe

Poczyniono znaczne postępy w teorii konstrukcji silników, promując zastosowanie silników liniowych i ponownie skupiając na nich uwagę.

W ostatnich latach silniki liniowe znalazły praktyczne zastosowanie w maszynach przemysłowych, transporcie kolejowym, windach, wyrzutniach lotniskowców, działach elektromagnetycznych, wyrzutniach rakiet i okrętach podwodnych o napędzie elektromagnetycznym. Tak zwana-winda kosmiczna, nad którą prowadzone są badania w Stanach Zjednoczonych i innych krajach, polega na wykorzystaniu silników liniowych do wystrzeliwania promów kosmicznych lub statków kosmicznych w przestrzeń kosmiczną.

W napędach dysków komputerowych występuje rodzaj silnika napędzający głowicę odczytu/zapisu, zwany silnikiem cewki drgającej, który można również uznać za rodzaj silnika liniowego.

Silniki liniowe nie ograniczają się do silników elektrycznych; istnieją również generatory liniowe. Rysunek 2-7 przedstawia generator liniowy napędzany falami.

Silniki krokowe
Silniki krokowe przekształcają sygnały impulsów elektrycznych na przemieszczenie kątowe w celu sterowania obrotem wirnika, służąc jako siłowniki w automatycznych urządzeniach sterujących. Każdy wejściowy sygnał impulsowy powoduje ruch silnika krokowego o jeden krok do przodu, dlatego nazywany jest również silnikiem impulsowym. Wraz z rozwojem mikroelektroniki i technologii komputerowej zapotrzebowanie na silniki krokowe rośnie z dnia na dzień, a znajdują one zastosowanie we wszystkich sektorach gospodarki narodowej.

Zasilanie napędu silnika krokowego składa się ze źródła sygnału impulsowego przetwornicy częstotliwości, dystrybutora impulsów i wzmacniacza impulsów, który dostarcza prąd impulsowy do uzwojeń silnika. Wydajność robocza silnika krokowego zależy od dobrej koordynacji pomiędzy silnikiem a zasilaniem napędu.

Silniki krokowe dzieli się na dwa podstawowe typy w zależności od typu silnika: elektromechaniczne i magnetoelektryczne. Elektromechaniczne silniki krokowe składają się z żelaznego rdzenia, cewek i mechanizmów przekładniowych. Kiedy cewka elektromagnesu jest pod napięciem, wytwarza siłę magnetyczną, która uruchamia żelazny rdzeń, powodując jego ruch. Mechanizm przekładniowy obraca wał wyjściowy o kąt, a przekładnia przeciwobrotowa- utrzymuje wał wyjściowy w nowym położeniu roboczym. Kiedy cewka zostanie ponownie zasilona, ​​wał obraca się o inny kąt i tak dalej, wykonując ruch krokowy. Elektromagnetyczne silniki krokowe występują głównie w trzech postaciach: z magnesami trwałymi, reaktywnymi i indukcyjnymi z magnesami trwałymi.

Silniki nadprzewodzące Silniki nadprzewodzące nie różnią się zbytnio od zwykłych silników pod względem zasad elektromechanicznej konwersji energii, z tym wyjątkiem, że w ich uzwojeniach zastosowano materiały nadprzewodzące, co pozwala znacznie zmniejszyć rozmiar i zaoszczędzić energię. Ponieważ nadprzewodnictwo wymaga sprzętu chłodniczego, konstrukcja jest szczególnie złożona i dlatego są one zwykle stosowane tylko w dużych generatorach lub silnikach (takich jak te używane do napędzania masywnych statków). Rysunek 2-9 przedstawia nadprzewodzący silnik prądu stałego dla statków.

Ultradźwiękowe silniki piezoelektryczne Ultradźwiękowe silniki piezoelektryczne to nowy typ urządzeń napędowych opracowany w połowie-lat 80-tych. Nie mają pola magnetycznego ani uzwojeń, a ich zasada działania jest zupełnie inna niż w przypadku tradycyjnych silników elektromagnetycznych. Wykorzystuje odwrotny efekt piezoelektryczny materiałów piezoelektrycznych do zamiany energii elektrycznej na wibracje ultradźwiękowe elastycznego ciała, a następnie przekształca przenoszenie tarcia na ruch obrotowy lub liniowy poruszającego się ciała. Ten typ silnika ma zalety, takie jak niska prędkość robocza, wysoka moc, zwarta konstrukcja, mały rozmiar i niski poziom hałasu. Co więcej, nie ma na niego wpływu środowiskowe pole magnetyczne i może być stosowany w takich dziedzinach, jak biologiczne nauki przyrodnicze, instrumenty optyczne i maszyny o wysokiej precyzji.