ઉપલબ્ધ વિવિધ રેખીય મોટર્સ પર એક નજર અને તમારી એપ્લિકેશન માટે શ્રેષ્ઠ પ્રકાર કેવી રીતે પસંદ કરવો.
નીચેનો લેખ ઉપલબ્ધ વિવિધ પ્રકારની રેખીય મોટરોની ઝાંખી છે, જેમાં તેમના સંચાલનના સિદ્ધાંતો, કાયમી ચુંબકના વિકાસનો ઇતિહાસ, દરેક પ્રકારની રેખીય મોટરનો ઉપયોગ કરીને લીનિયર મોટર્સ અને ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રોની ડિઝાઇન પદ્ધતિઓનો સમાવેશ થાય છે.
લીનિયર મોટર ટેકનોલોજી આ હોઈ શકે છે: લીનિયર ઇન્ડક્શન મોટર્સ (LIM) અથવા પરમેનન્ટ મેગ્નેટ લીનિયર સિંક્રોનસ મોટર્સ (PMLSM).PMLSM આયર્ન કોર અથવા આયર્નલેસ હોઈ શકે છે.બધી મોટરો ફ્લેટ અથવા ટ્યુબ્યુલર કન્ફિગરેશનમાં ઉપલબ્ધ છે.Hiwin 20 વર્ષથી લીનિયર મોટર ડિઝાઇન અને ઉત્પાદનમાં મોખરે છે.
લીનિયર મોટર્સના ફાયદા
રેખીય મોટરનો ઉપયોગ રેખીય ગતિ પ્રદાન કરવા માટે થાય છે, એટલે કે, આપેલ પેલોડને નિર્ધારિત પ્રવેગક, ઝડપ, મુસાફરી અંતર અને ચોકસાઈ પર ખસેડવું.રેખીય મોટર સંચાલિત સિવાયની તમામ ગતિ તકનીકો રોટરી ગતિને રેખીય ગતિમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે અમુક પ્રકારની યાંત્રિક ડ્રાઇવ છે.આવી ગતિ પ્રણાલીઓ બોલ સ્ક્રૂ, બેલ્ટ અથવા રેક અને પિનિયન દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે.આ તમામ ડ્રાઈવોની સર્વિસ લાઈફ રોટરી ગતિને રેખીય ગતિમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા યાંત્રિક ઘટકોના વસ્ત્રો પર ખૂબ નિર્ભર છે અને તે પ્રમાણમાં ટૂંકી છે.
લીનિયર મોટર્સનો મુખ્ય ફાયદો કોઈપણ યાંત્રિક પ્રણાલી વિના રેખીય ગતિ પ્રદાન કરવાનો છે કારણ કે હવા એ ટ્રાન્સમિશન માધ્યમ છે, તેથી રેખીય મોટરો આવશ્યકપણે ઘર્ષણ રહિત ડ્રાઈવો છે, જે સૈદ્ધાંતિક રીતે અમર્યાદિત સેવા જીવન પ્રદાન કરે છે.કારણ કે રેખીય ગતિ ઉત્પન્ન કરવા માટે કોઈ યાંત્રિક ભાગોનો ઉપયોગ થતો નથી, ખૂબ જ ઊંચી પ્રવેગક ગતિ શક્ય છે જ્યાં અન્ય ડ્રાઈવો જેમ કે બોલ સ્ક્રૂ, બેલ્ટ અથવા રેક અને પિનિયન ગંભીર મર્યાદાઓનો સામનો કરશે.
લીનિયર ઇન્ડક્શન મોટર્સ
ફિગ 1
લીનિયર ઇન્ડક્શન મોટર (LIM) એ પ્રથમ શોધ કરવામાં આવી હતી (યુએસ પેટન્ટ 782312 - આલ્ફ્રેડ ઝેહડેન 1905 માં).તેમાં ઇલેક્ટ્રિકલ સ્ટીલ લેમિનેશનના સ્ટેક અને થ્રી-ફેઝ વોલ્ટેજ દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવતા તાંબાના કોઇલની બહુમતી અને સ્ટીલ પ્લેટ અને કોપર અથવા એલ્યુમિનિયમ પ્લેટની બનેલી "સેકન્ડરી" નો સમાવેશ થાય છે.
જ્યારે પ્રાથમિક કોઇલ સક્રિય થાય છે ત્યારે ગૌણ ચુંબકીય બને છે અને ગૌણ વાહકમાં એડી પ્રવાહોનું ક્ષેત્ર રચાય છે.આ ગૌણ ક્ષેત્ર પછી બળ પેદા કરવા માટે પ્રાથમિક બેક EMF સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરશે.ગતિની દિશા ફ્લેમિંગના ડાબા હાથના નિયમને અનુસરશે એટલે કે;ગતિની દિશા વર્તમાનની દિશા અને ક્ષેત્ર/પ્રવાહની દિશાને લંબરૂપ હશે.
ફિગ 2
લીનિયર ઇન્ડક્શન મોટર્સ ખૂબ ઓછી કિંમતનો લાભ આપે છે કારણ કે સેકન્ડરી કોઈપણ કાયમી ચુંબકનો ઉપયોગ કરતી નથી.NdFeB અને SmCo કાયમી ચુંબક ખૂબ ખર્ચાળ છે.લીનિયર ઇન્ડક્શન મોટર્સ તેમના ગૌણ માટે ખૂબ જ સામાન્ય સામગ્રી, (સ્ટીલ, એલ્યુમિનિયમ, કોપર) નો ઉપયોગ કરે છે અને પુરવઠાના આ જોખમને દૂર કરે છે.
જો કે, લીનિયર ઇન્ડક્શન મોટર્સનો ઉપયોગ કરવાની ખામી એ આવી મોટરો માટે ડ્રાઇવની ઉપલબ્ધતા છે.જ્યારે કાયમી ચુંબક રેખીય મોટર માટે ડ્રાઈવો શોધવાનું ખૂબ જ સરળ છે, ત્યારે રેખીય ઇન્ડક્શન મોટર્સ માટે ડ્રાઈવો શોધવી ખૂબ જ મુશ્કેલ છે.
ફિગ 3
કાયમી મેગ્નેટ રેખીય સિંક્રનસ મોટર્સ
કાયમી ચુંબક રેખીય સિંક્રનસ મોટર્સ (PMLSM) અનિવાર્યપણે લીનિયર ઇન્ડક્શન મોટર્સ જેવી જ પ્રાથમિક હોય છે (એટલે કે, ઇલેક્ટ્રિકલ સ્ટીલ લેમિનેશનના સ્ટેક પર માઉન્ટ થયેલ કોઇલનો સમૂહ અને ત્રણ-તબક્કાના વોલ્ટેજ દ્વારા સંચાલિત).ગૌણ અલગ છે.
સ્ટીલની પ્લેટ પર માઉન્ટ થયેલ એલ્યુમિનિયમ અથવા તાંબાની પ્લેટને બદલે, ગૌણ સ્ટીલની પ્લેટ પર માઉન્ટ થયેલ કાયમી ચુંબકથી બનેલું છે.દરેક ચુંબકની ચુંબકીકરણની દિશા આકૃતિ 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે અગાઉની દિશાના સંદર્ભમાં વૈકલ્પિક હશે.
કાયમી ચુંબકનો ઉપયોગ કરવાનો સ્પષ્ટ ફાયદો એ છે કે ગૌણમાં કાયમી ક્ષેત્ર બનાવવું.આપણે જોયું છે કે પ્રાથમિક ક્ષેત્ર અને ગૌણ ક્ષેત્રની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા ઇન્ડક્શન મોટર પર બળ ઉત્પન્ન થાય છે જે મોટર એરગેપ દ્વારા ગૌણમાં એડી કરંટનું ક્ષેત્ર બનાવ્યા પછી જ ઉપલબ્ધ થાય છે.આના પરિણામે "સ્લિપ" તરીકે ઓળખાતા વિલંબમાં પરિણમશે અને ગૌણની ગતિ પ્રાથમિકને પૂરા પાડવામાં આવતા પ્રાથમિક વોલ્ટેજ સાથે સુમેળમાં નહીં આવે.
આ કારણોસર, ઇન્ડક્શન રેખીય મોટર્સને "અસુમેળ" કહેવામાં આવે છે.કાયમી ચુંબક રેખીય મોટર પર, ગૌણ ગતિ હંમેશા પ્રાથમિક વોલ્ટેજ સાથે સુમેળમાં રહેશે કારણ કે ગૌણ ક્ષેત્ર હંમેશા ઉપલબ્ધ હોય છે અને કોઈપણ વિલંબ વગર.આ કારણોસર, કાયમી રેખીય મોટર્સને "સિંક્રનસ" કહેવામાં આવે છે.
PMLSM પર વિવિધ પ્રકારના કાયમી ચુંબકનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.છેલ્લા 120 વર્ષોમાં, દરેક સામગ્રીનો ગુણોત્તર બદલાયો છે.આજની તારીખે, PMLSMs ક્યાં તો NdFeB ચુંબક અથવા SmCo ચુંબકનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં છે પરંતુ મોટા ભાગના NdFeB ચુંબકનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં છે.ફિગ. 4 કાયમી ચુંબક વિકાસનો ઇતિહાસ દર્શાવે છે.
ફિગ 4
મેગાગૌસ-ઓર્સ્ટેડ, (MGOe) માં ચુંબકની શક્તિ તેના ઉર્જા ઉત્પાદન દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.એંસીના દાયકાના મધ્યભાગ સુધી માત્ર સ્ટીલ, ફેરાઈટ અને અલ્નિકો ઉપલબ્ધ હતા અને ખૂબ જ ઓછી ઉર્જા ઉત્પાદનો પહોંચાડતા હતા.SmCo ચુંબક 1960 ના દાયકાની શરૂઆતમાં કાર્લ સ્ટ્રનાટ અને એલ્ડેન રેના કામના આધારે વિકસાવવામાં આવ્યા હતા અને બાદમાં સાઠના દાયકાના અંતમાં તેનું વેપારીકરણ કરવામાં આવ્યું હતું.
ફિગ 5
SmCo ચુંબકનું ઉર્જા ઉત્પાદન શરૂઆતમાં Alnico ચુંબકના ઉર્જા ઉત્પાદન કરતાં બમણા કરતાં વધુ હતું.1984માં જનરલ મોટર્સ અને સુમિટોમોએ સ્વતંત્ર રીતે NdFeB ચુંબક વિકસાવ્યા, જે નિયોડીનિયમ, આયર્ન અને બોરોનનું સંયોજન છે.SmCo અને NdFeB ચુંબકની સરખામણી આકૃતિ 5 માં બતાવવામાં આવી છે.
NdFeB ચુંબક SmCo ચુંબક કરતાં ઘણું વધારે બળ વિકસાવે છે પરંતુ તે ઊંચા તાપમાને વધુ સંવેદનશીલ હોય છે.SmCo ચુંબક કાટ અને નીચા તાપમાન માટે પણ વધુ પ્રતિરોધક છે પરંતુ તે વધુ ખર્ચાળ છે.જ્યારે ઓપરેટિંગ તાપમાન ચુંબકના મહત્તમ તાપમાન સુધી પહોંચે છે ત્યારે ચુંબક ડિમેગ્નેટાઈઝ થવા લાગે છે અને આ ડિમેગ્નેટાઈઝેશન ઉલટાવી શકાય તેવું છે.ચુંબક ગુમાવતા ચુંબકીકરણને કારણે મોટર બળ ગુમાવશે અને સ્પેક્સને પહોંચી વળવામાં અસમર્થ રહેશે.જો ચુંબક મહત્તમ તાપમાન 100% થી નીચે કાર્ય કરે છે, તો તેની શક્તિ લગભગ અનિશ્ચિત સમય માટે સાચવવામાં આવશે.
SmCo ચુંબકની ઊંચી કિંમતને કારણે, NdFeB ચુંબક એ મોટાભાગની મોટરો માટે યોગ્ય પસંદગી છે, ખાસ કરીને ઉચ્ચ બળ ઉપલબ્ધ હોવાને કારણે.જો કે, કેટલીક એપ્લિકેશનો માટે જ્યાં ઓપરેટિંગ તાપમાન ખૂબ ઊંચું હોઈ શકે છે તે મહત્તમ ઓપરેટિંગ તાપમાનથી દૂર રહેવા માટે SmCo ચુંબકનો ઉપયોગ કરવાનું વધુ સારું છે.
લીનિયર મોટર્સની ડિઝાઇન
રેખીય મોટર સામાન્ય રીતે ફિનાઇટ એલિમેન્ટ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિમ્યુલેશન દ્વારા ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે.ચુંબકને ટેકો આપતી લેમિનેશન સ્ટેક, કોઇલ, ચુંબક અને સ્ટીલ પ્લેટને રજૂ કરવા માટે 3D મોડલ બનાવવામાં આવશે.એરને મોટરની આસપાસ તેમજ એરગેપમાં મોડલ કરવામાં આવશે.પછી તમામ ઘટકો માટે સામગ્રીના ગુણધર્મો દાખલ કરવામાં આવશે: ચુંબક, ઇલેક્ટ્રિકલ સ્ટીલ, સ્ટીલ, કોઇલ અને હવા.પછી H અથવા P તત્વોનો ઉપયોગ કરીને મેશ બનાવવામાં આવશે અને મોડેલ ઉકેલવામાં આવશે.પછી મોડેલમાં દરેક કોઇલ પર વર્તમાન લાગુ કરવામાં આવે છે.
ફિગ. 6 એ સિમ્યુલેશનનું આઉટપુટ બતાવે છે જ્યાં ટેસ્લામાં પ્રવાહ પ્રદર્શિત થાય છે.સિમ્યુલેશન માટે રસનું મુખ્ય આઉટપુટ મૂલ્ય અલબત્ત મોટર ફોર્સ છે અને તે ઉપલબ્ધ રહેશે.કારણ કે કોઇલના અંતિમ વળાંકો કોઇ બળ ઉત્પન્ન કરતા નથી, મોટરના 2D મોડલ (DXF અથવા અન્ય ફોર્મેટ)નો ઉપયોગ કરીને 2D સિમ્યુલેશન ચલાવવું પણ શક્ય છે જેમાં લેમિનેશન, ચુંબક અને ચુંબકને ટેકો આપતી સ્ટીલ પ્લેટનો સમાવેશ થાય છે.આવા 2D સિમ્યુલેશનનું આઉટપુટ 3D સિમ્યુલેશનની ખૂબ નજીક હશે અને મોટર બળનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે પૂરતું સચોટ હશે.
ફિગ 6
એક લીનિયર ઇન્ડક્શન મોટરને એ જ રીતે મોડલ કરવામાં આવશે, કાં તો 3D અથવા 2D મોડલ દ્વારા પરંતુ ઉકેલ PMLSM કરતાં વધુ જટિલ હશે.આ એટલા માટે છે કારણ કે PMLSM સેકન્ડરીના ચુંબકીય પ્રવાહને ચુંબક ગુણધર્મો દાખલ કર્યા પછી તરત જ મોડેલ કરવામાં આવશે, તેથી મોટર બળ સહિત તમામ આઉટપુટ મૂલ્યો મેળવવા માટે માત્ર એક ઉકેલની જરૂર પડશે.
જો કે, ઇન્ડક્શન મોટરના સેકન્ડરી ફ્લક્સને ક્ષણિક વિશ્લેષણની જરૂર પડશે (એટલે કે આપેલ સમય અંતરાલ પર ઘણા ઉકેલો) જેથી LIM સેકન્ડરીનો ચુંબકીય પ્રવાહ બનાવી શકાય અને માત્ર ત્યારે જ બળ મેળવી શકાય.ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિનાઇટ એલિમેન્ટ સિમ્યુલેશન માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સોફ્ટવેરમાં ક્ષણિક વિશ્લેષણ ચલાવવાની ક્ષમતા હોવી જરૂરી છે.
લીનિયર મોટર સ્ટેજ
ફિગ 7
હિવિન કોર્પોરેશન કમ્પોનન્ટ લેવલ પર લીનિયર મોટર્સ સપ્લાય કરે છે.આ કિસ્સામાં, ફક્ત રેખીય મોટર અને ગૌણ મોડ્યુલો વિતરિત કરવામાં આવશે.PMLSM મોટર માટે, ગૌણ મોડ્યુલો વિવિધ લંબાઈની સ્ટીલ પ્લેટો ધરાવે છે જેની ટોચ પર કાયમી ચુંબક એસેમ્બલ કરવામાં આવશે.હિવિન કોર્પોરેશન આકૃતિ 7 માં બતાવ્યા પ્રમાણે સંપૂર્ણ તબક્કાઓ પણ પૂરા પાડે છે.
આવા તબક્કામાં એક ફ્રેમ, રેખીય બેરીંગ્સ, મોટર પ્રાથમિક, ગૌણ ચુંબક, ગ્રાહકને તેના પેલોડને જોડવા માટે એક વાહન, એન્કોડર અને કેબલ ટ્રેકનો સમાવેશ થાય છે.એક રેખીય મોટર સ્ટેજ ડિલિવરી પર શરૂ કરવા અને જીવનને સરળ બનાવવા માટે તૈયાર હશે કારણ કે ગ્રાહકને કોઈ સ્ટેજ ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન કરવાની જરૂર રહેશે નહીં, જેમાં નિષ્ણાત જ્ઞાનની જરૂર હોય.
લીનિયર મોટર સ્ટેજ સર્વિસ લાઇફ
રેખીય મોટર સ્ટેજની સર્વિસ લાઇફ બેલ્ટ, બોલ સ્ક્રૂ અથવા રેક અને પિનિયન દ્વારા ચલાવવામાં આવતા સ્ટેજ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે લાંબી હોય છે.પરોક્ષ રીતે સંચાલિત તબક્કાઓના યાંત્રિક ઘટકો સામાન્ય રીતે પ્રથમ ઘટકો છે જે ઘર્ષણ અને વસ્ત્રોને કારણે નિષ્ફળ જાય છે કારણ કે તેઓ સતત સંપર્કમાં આવે છે.રેખીય મોટર સ્ટેજ એ સીધી ડ્રાઇવ છે જેમાં કોઈ યાંત્રિક સંપર્ક અથવા વસ્ત્રો નથી કારણ કે ટ્રાન્સમિશન માધ્યમ હવા છે.તેથી, રેખીય મોટર સ્ટેજ પર નિષ્ફળ થઈ શકે તેવા એકમાત્ર ઘટકો રેખીય બેરિંગ્સ અથવા મોટર પોતે છે.
રેખીય બેરિંગ્સમાં સામાન્ય રીતે ખૂબ લાંબી સર્વિસ લાઇફ હોય છે કારણ કે રેડિયલ લોડ ખૂબ ઓછો હોય છે.મોટરની સર્વિસ લાઇફ સરેરાશ ચાલતા તાપમાન પર આધારિત હશે.આકૃતિ 8 તાપમાનના કાર્ય તરીકે મોટર ઇન્સ્યુલેશન જીવન દર્શાવે છે.નિયમ એ છે કે દરેક 10 ડિગ્રી સેલ્સિયસ માટે સર્વિસ લાઇફ અડધી થઈ જશે જ્યારે ચાલી રહેલ તાપમાન રેટ કરેલા તાપમાન કરતા વધારે છે.ઉદાહરણ તરીકે, મોટર ઇન્સ્યુલેશન વર્ગ F 120°C ના સરેરાશ તાપમાને 325,000 કલાક ચાલશે.
તેથી, એવું અનુમાન કરવામાં આવે છે કે જો મોટરને રૂઢિચુસ્ત રીતે પસંદ કરવામાં આવે તો રેખીય મોટર સ્ટેજનું સર્વિસ લાઇફ 50+ વર્ષ હશે, એક સર્વિસ લાઇફ જે ક્યારેય બેલ્ટ, બોલ સ્ક્રૂ અથવા રેક અને પિનિયન આધારિત સ્ટેજ દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાતી નથી.
ફિગ 8
લીનિયર મોટર્સ માટેની અરજીઓ
લીનિયર ઇન્ડક્શન મોટર્સ (LIM) નો ઉપયોગ મોટે ભાગે લાંબી મુસાફરીની લંબાઈ ધરાવતી એપ્લિકેશનમાં થાય છે અને જ્યાં ખૂબ જ ઊંચી ઝડપની સાથે ખૂબ ઊંચા બળની જરૂર હોય છે.લીનિયર ઇન્ડક્શન મોટર પસંદ કરવાનું કારણ એ છે કે સેકન્ડરીની કિંમત PMLSM નો ઉપયોગ કરતાં ઘણી ઓછી હશે અને ખૂબ જ ઊંચી ઝડપે લીનિયર ઇન્ડક્શન મોટરની કાર્યક્ષમતા ઘણી વધારે છે, તેથી થોડી શક્તિ ગુમાવશે.
ઉદાહરણ તરીકે, EMALS (ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક લૉન્ચ સિસ્ટમ્સ), એરક્રાફ્ટ કેરિયર્સ પર એરક્રાફ્ટ લોન્ચ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી રેખીય ઇન્ડક્શન મોટર્સનો ઉપયોગ કરે છે.આવી પ્રથમ રેખીય મોટર સિસ્ટમ યુએસએસ ગેરાલ્ડ આર. ફોર્ડ એરક્રાફ્ટ કેરિયર પર સ્થાપિત કરવામાં આવી હતી.મોટર 91-મીટરના ટ્રેક પર 240 કિમી પ્રતિ કલાકની ઝડપે 45,000 કિગ્રાના એરક્રાફ્ટને વેગ આપી શકે છે.
અન્ય ઉદાહરણ મનોરંજન પાર્ક સવારી.આમાંની કેટલીક સિસ્ટમો પર સ્થાપિત લીનિયર ઇન્ડક્શન મોટર્સ 3 સેકન્ડમાં 0 થી 100 કિમી/કલાક સુધી ખૂબ જ ઊંચા પેલોડને વેગ આપી શકે છે.લીનિયર ઇન્ડક્શન મોટર સ્ટેજનો ઉપયોગ RTU, (રોબોટ ટ્રાન્સપોર્ટ યુનિટ) પર પણ થઈ શકે છે.મોટા ભાગના આરટીયુ રેક અને પિનિયન ડ્રાઈવનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં છે પરંતુ લીનિયર ઇન્ડક્શન મોટર ઉચ્ચ પ્રદર્શન, ઓછી કિંમત અને વધુ લાંબી સર્વિસ લાઈફ ઓફર કરી શકે છે.
કાયમી મેગ્નેટ સિંક્રનસ મોટર્સ
PMLSM નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઘણા નાના સ્ટ્રોક, નીચી સ્પીડ પરંતુ ઉચ્ચથી ખૂબ ઊંચી ચોકસાઈ અને સઘન ડ્યુટી સાયકલ ધરાવતી એપ્લિકેશનો પર કરવામાં આવશે.આમાંની મોટાભાગની એપ્લિકેશનો AOI (ઓટોમેટેડ ઓપ્ટિકલ ઇન્સ્પેક્શન), સેમિકન્ડક્ટર અને લેસર મશીન ઉદ્યોગોમાં જોવા મળે છે.
રેખીય મોટર સંચાલિત તબક્કાઓની પસંદગી, (ડાયરેક્ટ ડ્રાઈવ), પરોક્ષ ડ્રાઈવો પર નોંધપાત્ર પ્રભાવ લાભો પ્રદાન કરે છે, (તબક્કાઓ જ્યાં રોટરી ગતિને કન્વર્ટ કરીને રેખીય ગતિ પ્રાપ્ત થાય છે), લાંબા સમય સુધી ચાલતી ડિઝાઇન માટે અને ઘણા ઉદ્યોગો માટે યોગ્ય છે.
પોસ્ટ સમય: ફેબ્રુઆરી-06-2023