Среда, 19 февраля, 2025

Инновационное решение для линейных двигателей от пермских исследователей

Похожие новости
scientificrussia.ru
Фото: scientificrussia.ru

Современная промышленность активно использует линейные двигатели в самых разных сферах — от управления лифтами и электротранспортом до работы металлорежущих станков и бионических протезов. Главное достоинство этих механизмов заключается в способности создавать прямолинейное движение без дополнительных элементов вроде шестерней или цепей. Однако при необходимости движения по сложным траекториям, особенно в робототехнике или при обработке фигурных деталей, возникают определенные сложности. Команда исследователей из Пермского Политеха успешно решила эту задачу, проведя детальный анализ трех различных конструкций линейного двигателя.

Исследование реализовано при поддержке программы «Приоритет 2030», направленной на развитие передовых технологий в российской науке.

Классические двигатели работают по принципу преобразования электроэнергии во вращательное движение поршня. Для регулировки различных параметров работы требуются механические элементы — зубчатые передачи и цепные механизмы, что существенно усложняет конструкцию и увеличивает ее массу.

Инновационность линейных двигателей состоит в том, что их подвижный элемент совершает прямолинейное перемещение без вращения. Такой принцип работы позволяет напрямую преобразовывать энергию в поступательное движение, исключая необходимость в дополнительных механических компонентах. Это значительно повышает эффективность работы и долговечность механизма. Особый интерес представляют ситуации, когда требуется движение по криволинейной траектории, например, при работе промышленных роботов или обработке сложных деталей.

Для решения этой задачи инженеры разработали специальные конструкции с гибким вторичным элементом — подвижной частью, способной к контролируемой деформации. Однако не все варианты таких механизмов одинаково эффективны при работе по нестандартным траекториям.

Пермские ученые провели масштабное исследование различных вариантов линейного двигателя и определили оптимальную конструкцию гибкого вторичного элемента. Исследование базировалось на компьютерном моделировании с использованием четырехполюсного компактного двигателя, который широко применяется в различных механизмах, требующих высокой надежности при минимальных габаритах. Ключевой особенностью разработки стало использование силиконового корпуса с интегрированными магнитными компонентами, взаимодействующими с полем статора.

В ходе работы рассматривались три принципиально разные конструкции. Первая использует кольца из магнитомягкой стали, встроенные в силиконовый корпус, вторая представляет собой композит силикона с магнитомягкой стружкой, а третья основана на частичном удалении материала возле шарнирного узла для повышения гибкости конструкции.

Ключевым параметром оценки эффективности стало тяговое усилие — сила, создаваемая двигателем для перемещения. Результаты компьютерного моделирования убедительно показали преимущества конструкции с магнитомягкими кольцами. Этот вариант обеспечивает максимальное тяговое усилие в 4,38 Н, что существенно превосходит показатели альтернативных решений, находящиеся в диапазоне 3,58-3,63 Н. Кроме того, данная конструкция демонстрирует минимальный уровень вибраций, гарантируя плавность и точность работы.

Проведенное исследование открывает новые перспективы в развитии линейных двигателей с гибкими элементами. Разработанная конструкция с использованием магнитомягких колец обеспечивает оптимальное сочетание высокого тягового усилия и стабильности работы при движении по сложным траекториям. Это техническое решение найдет широкое применение в производственных системах, использующих прецизионное оборудование, транспортерные системы и роботизированные комплексы.

Информация предоставлена пресс-службой ПНИПУ

Источник фото: ru.123rf.com

Источник: scientificrussia.ru

Последние новости