Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật: Thiết kế bộ điều khiển cho hệ truyền động tuyến tính sử dụng động cơ tuyến tính kích thích vĩnh cửu dạng Polysolenoid

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:91

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài đặt mục tiêu chính là thiết kế bộ điều khiển cho hệ truyền động tuyến tính sử dụng động cơ tuyến tính kích thích vĩnh cửu dạng Polysolenoid. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật: Thiết kế bộ điều khiển cho hệ truyền động tuyến tính sử dụng động cơ tuyến tính kích thích vĩnh cửu dạng Polysolenoid

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ---------------o0o----------------- PHAN TRỌNG ĐẠT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG TUYẾN TÍNH SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ TUYẾN TÍNH KÍCH THÍCH VĨNH CỬU DẠNG POLYSOLENOID NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN NHƢ HIỂN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
THÁI NGUYÊN, 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP -----------------o0o------------------ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Tên đề tài: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ TRUYỀN ĐỘNG TUYẾN TÍNH SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ TUYẾN TÍNH KÍCH THÍCH VĨNH CỬU DẠNG POLYSOLENOID Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số: 60520216 KHOA CHUYÊN MÔN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TRƢỞNG KHOA PGS.TS. Nguyễn Nhƣ Hiển PHÕNG ĐÀO TẠO Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
THÁI NGUYÊN 2016 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
1 LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Phan Trọng Đạt Sinh ngày: Ngày 11 tháng 05 năm 1988 Học viên lớp cao học khóa K16 - Tự động hóa - Trƣờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp - Đại Học Thái Nguyên. Hiện đang công tác tại: Ban quản lý dịch vụ công ích đô thị TP Thái Nguyên Xin cam đoan luận văn “Thiết kế bộ điều khiển cho hệ truyền động tuyến tính sử dụng động cơ tuyến tính kích thích vĩnh cửu dạng Polysolenoid ” do thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Nhƣ Hiển hƣớng dẫn là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng. Tôi xin cam đoan tất cả những nội dung trong luận văn đúng nhƣ nội dung trong đề cƣơng và yêu cầu của thầy giáo hƣớng dẫn. Nếu có vấn đề gì trong nội dung của luận văn, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình. HỌC VIÊN Phan Trọng Đạt Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
2 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện luận văn, tác giả đã nhận đƣợc sự quan tâm rất lớn của nhà trƣờng, các khoa, phòng ban chức năng, các thầy cô giáo, gia đình và đồng nghiệp. Tác giả xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành nhất đến PGS.TS. Nguyễn Nhƣ Hiển, trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiêp đã tận tình hƣớng dẫn trong quá trình thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn đến các thầy cô ở Khoa Điện, phòng thí nghiệm Khoa Điện - Điện tử – Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã giúp đỡ và tạo điều kiện để tác giả hoàn thành trong điều kiện tốt nhất. Mặc dù đã rất cố gắng, song do điều kiện về thời gian và kinh nghiệm nghiên cứu của bản thân còn hạn chế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu xót. Tác giả rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp từ các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn đƣợc hoàn thiện và có ý nghĩa hơn trong thực tế. HỌC VIÊN Phan Trọng Đạt Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
3 MỤC LỤC Nội dung Trang MỞ ĐẦU 10 1. Khái quát chung 10 2. Mục tiêu nghiên cứu 10 3.Kết quả dự kiến 10 4. Phƣơng pháp và phƣơng pháp luận 10 5 Cấu trúc của luận văn 11 CHƢƠNG 1 12 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ TUYẾN TÍNH 1.1 Tổng quan về động cơ tuyến tính 12 1.1.1 Sơ lƣợc về sự xuất hiện của động cơ tuyến tính 12 1.1.2 Nguyên lý làm việc của động cơ tuyến tính 13 1.1.3 Các dạng cấu tạo của động cơ tuyến tính 14 1.1.4 Những ứng dụng của động cơ tuyến tính đƣợc áp dụng trong 18 thực tiễn 1.2 Truyền động tuyến tính và các phƣơng pháp điều khiển động cơ 20 tuyến tính 1.2.1 Các đặc điểm của một truyền động tuyến tính 20 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
4 1.2.2 Phƣơng pháp tạo ra chuyển động tuyến tính gián tiếp 22 1.2.3 Phƣơng pháp tạo ra chuyển động tuyến tính trực tiếp 22 1.2.4 Điều khiển truyền động tuyến tính 24 1.3 Động cơ tuyến tính kích thích vĩnh cửu dạng Polysolenoid, điều 29 khiển cho truyền động dạng Polysolenoid 1.3.1 Động cơ tuyến tính kích thích vĩnh của dạng Polysolenoid 29 1.3.2 Điều khiển truyền động tuyến tính dạng Polysolenoid 31 1.3.3 Khái quát về tình hình nghiên cứu về điều khiển truyền động 32 tuyến tính dạng Polysenoid ở trong nước và trên thế giới. 1.4 Đề xuất về phƣơng án nghiên cứu tiếp theo cho động cơ 33 Polysolenoid 1.5 Kết luận chƣơng 1 34 CHƢƠNG 2 36 MÔ HÌNH HÓA ĐỘNG CƠ TUYẾN TÍNH KÍCH THÍCH VĨNH CỬU DẠNG POLYSENOID PHỤC VỤ BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN THỜI GIAN THỰC 2.1 Giới thiệu về động cơ tuyến tính kích thích vĩnh cửu dạng 36 Polysenoid 2.2 Xây dựng mô tả toán học cho động cơ Polysolenoid 37 2.2.1 Mô hình trạng thái liên tục 38 2.2.2 Mô hình trạng thái gián đoạn 41 2.2.3 Mô hình hóa động cơ Polysolenoid trên nền Matlab-Simulink- 43 Plecs 2.3 Kết luận chƣơng 2 46 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
5 CHƢƠNG 3: 47 THIẾT KẾ CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TUYẾN TÍNH KÍCH THÍCH VĨNH CỬU DẠNG POLYSOLENOID 3.1 Cấu trúc điều khiển FOC 47 3.2 Điều chế vetor không gian cho ĐCTT ĐBKTVC 48 3.3 Thiết kế các bộ điều chỉnh 57 3.3.1 Bộ điều chỉnh dòng điện 57 3.3.2 Bộ điều chỉnh tốc độ 58 3.4 Kết luận chƣơng 3 59 CHƢƠNG 4: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG 60 4.1 Xây dựng cấu trúc mô phỏng trên Matlab-Simulink 60 4.2 Kết quả mô phỏng 65 4.3 Kết luận chƣơng 4 71 Kết luận và kiến nghị 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Nội dung Trang Hình 1.1: Nguyên lý chuyển đổi từ động cơ quay sang động cơ 13 tuyến tính Hình 1.2: Động cơ tuyến tính phẳng với một mặt trƣợt đơn 14 Hình 1.3: Động cơ tuyến tính phẳng có dạng kết cấu răng lƣợc 15 Hình 1.4: Tubular linear motor 15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
6 Hình 1.5: Động cơ tuyến tính dạng Stator dài dạng phẳng và dạng 16 ống Hình 1.6: Động cơ tuyến tính dạng Stator ngắn dạng phẳng và dạng 16 ống Hình 1.7: Phân loại động cơ tuyên tính theo nguyên lý làm việc và 17 kết cấu hình học. Hình 1.8: Các ứng dụng của động cơ tuyến tính. 19 Hình 1.9: Các ứng dụng trong một dây chuyền sử dụng động cơ 20 tuyến tính. Hình 1.10: Tạo chuyển động thẳng sử dụng đai truyền 21 Hình 1.11: Tạo chuyển động thẳng sử dụng trục vít 21 Hình 1. 12 : Tạo chuyển động thẳng sử dụng động cơ tuyến tính 22 Hình 1.13. Cấu tạo của động cơ Polysenoid 30 Hình 1.14: Rotor của động cơ nói chung 30 Hình 1.15: Sơ đồ cấu tạo bên trong ĐCTT ĐBKTVC Polysolenoide 31 Hình 1.16: Sơ đồ bàn thí nghiệm ĐCTT ĐBKTVC Polysolenoide 34 Hình 2.1: Kết cấu Rotor (phần thứ cấp) 36 Hình 2.2: Kết cấu của Stator (phần sơ cấp) 37 Hình 2.3: cảm biến sin và cosin của động cơ 37 Hình 2.4: Kết cấu động cơ LinMot kiểu Polysolenoid 37 Hình 2.5: Mô hình trạng thái ĐCTT ĐBKTVC trên hệ tọa độ dq 40 Hình 2.6: Mô hình trạng thái gián đoạn của ĐCTT ĐBKTVC 42 Hình 2.7: Mô hình đã bù từ thông của đối tƣợng dòng stator động cơ 43 đồng bộ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
7 Hình 2.8: Mô hình động cơ PLECS 44 Hình 2.9 : Mô hình khối nghịch lƣu 4 nhánh van 45 Hình 2.10: Đấu nối giữa động cơ và nghịch lƣu trong PLECS 46 Hình 3.1: Cấu trúc điều khiển ĐCTT ĐBKTVC 48 Hình 3.2: a)Sơ đồ mạch nghịch nuôi ĐCXCBP 49 Hình 3.2:b) Các vector điện áp chuẩn U0, U1, ...U7, tạo bởi ba nhánh 49 van IGBT (Q1,...Q4: góc phần tƣ, S1,...S6: góc phần sáu) Hình 3.3: Thực hiện vector điện áp từ 2 vector biên 51 Hình 3.4: Mẫu xung của vector điện áp thuộc S1 53 Hình 3.5: Vector điện áp và mẫu xung điều khiển van thuộc các góc 55 S2,...S6. Hình 3.6: Tần số fpuls và ảnh hƣởng của nó tới dạng của dòng/áp 56 stator. 1: Điện áp pha-pha; 2: Hài cơ bản của điện áp,; 3: Dòng Hình 3.7: Sơ đồ vòng điều chỉnh dòng thay thế tƣơng đƣơng 57 Hình 3.8: Sơ đồ thay thế tƣơng đƣơng phục vụ thiết kế bộ điều 59 chỉnh tốc độ Hình 4.1: Cấu trúc mô phỏng toàn hệ thống 61 Hình 4.2: Mô hình động cơ tuyến tính trên Simpower 62 Hình 4.3: Khối mạch lực nghịch lƣu 3 pha 4 dây 63 Hình 4.4: Kết nối giữa động cơ và mạch lực 63 Hình 4.5: Khối điều chế vector không gian 64 Hình 4.6: Khối tạo xung điều khiển các van 64 Hình 4.7: Khối bộ điều khiển PID dòng isd và isq 65 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
8 Hình 4.8. Khối bộ điều khiển PID tốc độ 65 Hình 4.9 :Đồ thị đáp ứng tốc độ 66 Hình 4.10: Đồ thị đáp ứng góc Theta 66 Hình 4.11 : Đồ thị đáp ứng dòng điện trên hệ tọa độ dq 67 Hình 4.12 :Đồ thị đáp ứng lực đẩy F 67 Hình 4.13 Khâu giới hạn điện áp trong Simulink 68 Hình 4.14. Khâu biến đổi Park ngƣợc trong Simulink 68 Hình 4.15: Góc theta 69 Hình 4.16 Dòng isd 69 Hình 4.17: Dòng isq 69 Hình 4.18: Lực đẩy F 70 Hình 4.19: Đáp ứng tốc độ động cơ tuyến tính 70 DANH MỤC CÁC K HIỆU VÀ CHỮ VIẾT T T Ký hiệu Đơn vị nghĩa Lsd, Lsq H điện cảmstator dọc trục và ngang trục m kg khối lƣợng rotor us, is V, A vector điện ápstator, dòng điện stator v, ve m/s vận tốc cơ, vận tốc điện Rs Ω điện trở stator isd, isq A dòng điện trục dq Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
9 usd, usq V điện áp trục dq  mm bƣớc cực p số đôi cực Ψp Wb từ thông cực từ x mm vị trí động cơ tuyến tính Chữ viết tắt nghĩa ĐCĐB Động cơ đồng bộ ĐCTT Động cơ tuyến tính ĐBKTVC Đồng bộ kích thích vĩnh cửu ĐKTKTT Điều khiển có tách kênh trực tiếp MIMO Multi Input Multi Output SISO Single Input Single Output T4R Tựa theo từ thông rotor TTHCX Tuyến tính hóa chính xác TKTT Tách kênh trực tiếp SVM Điều chế vector không gian DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tênbảng Trang Bảng1.1 Lực đẩy sinh ra của các loại động cơ tuyến tính 17 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
10 Bảng2.1 Thông số động cơ LinMot 43 P01_48x240/390x540_C Bảng3.1 Trạng thái logic của các vector điện áp chuẩn 50 Bảng 3.2 Trạng thái logic của véc tơ điện áp chuẩn 52 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
11 MỞ ĐẦU 1. Khái quát chung Trong các hệ thống truyền động sử dụng động cơ truyền động quay khi muốn chuyển từ chuyển động quay sang chuyển động tịnh tiến thì phải cần thêm một hệ thống phụ. Việc bổ xung hệ thống phụ này sẽ làm giảm hiệu quả của hệ thống, độ chính xác không cao, gây ra hao mòn cơ học dẫn đến phải thƣờng xuyên bảo trì, bảo dƣỡng hệ thống... Sử dụng động cơ tuyến tính (Linear Motor) sẽ khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm nêu trên của hệ thống truyền động sử dụng động cơ quay tròn. Động cơ tuyến tính là loại động cơ đƣợc thiết kế để tạo ra chuyển động tịnh tiến – chuyển động thẳng, nhƣng chúng không đƣợc sử dụng rộng rãi bởi những khó khăn mà chúng mang lại: Khó điều khiển, chất lƣợng thấp, giá thành cao. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo các thiết bị bán dẫn công suất và các bộ vi xử lý thì những khó khăn này đã đƣợc khắc phục. Động cơ tuyến tính đƣợc coi là máy điện của tƣơng lai. Từ những ƣu điểm nổi bật của động cơ tuyến tính, đồng thời để nâng cao tính chính xác trong điều khiển dịch chuyển thẳng, tôi đề xuất đề tài “Thiết kế bộ điều khiển cho hệ truyền động tuyến tính sử dụng động cơ tuyến tính kích thích vĩnh cửu dạng Polysolenoid ” 2. Mục tiêu nghiên cứu Đề tài đặt mục tiêu chính là thiết kế bộ điều khiển cho hệ truyền động tuyến tính sử dụng động cơ tuyến tính kích thích vĩnh cửu dạng Polysolenoid. Các mục tiêu cụ thể là: - Thiết kế bộ điều khiển động cơ tuyến tính. - Tiến hành mô phỏng để đánh giá chất lƣợng bộ điều khiển. 3. Kết quả dự kiến Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
12 - Thiết kế đƣợc bộ điều khiển cho hệ truyền động tuyến tính sử dụng động cơ tuyến tính kích thích vĩnh cửu dạng Polysolenoid . 4. Phƣơng pháp và phƣơng pháp luận - Phƣơng pháp luận: Nghiên cứu lý thuyết về động cơ tuyến tính, phƣơng pháp điều khiển và bộ điều khiển cho hệ truyền động tuyến tính sử dụng động cơ tuyến tính kích thích vĩnh cửu dạng Polysolenoid . - Phƣơng pháp nghiên cứu: + Phân tích và tổng hợp bằng mô hình toán. + Xây dựng mô hình thực nghiệm để kiểm tra, đánh giá các kết quả nghiên cứu lý thuyết. 5. Cấu trúc của luận văn Luận văn gồm có các phần Chƣơng 1: Tổng quan về động cơ tuyến tính Chƣơng 2: Mô hình toán học của động cơ tuyến tính kích thích vĩnh cửu dạng Polysolenoid Chƣơng 3: Thiết kế bộ điều khiển động cơ tuyến tính kích thích vĩnh cửu dạng Polysolenoid Chƣơng 4: Đánh giá chất lƣợng hệ thống Kết luận và kiến nghị Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
13 Chƣơng 1. Tổng quan về động cơ tuyến tính Trong điều khiển chuyển động, hệ thống truyền động điện đóng vai trò quan trọng tạo nên các chuyển động quay liên tục hoặc gián đoạn nhờ các động cơ điện. Các loại động cơ đƣợc sử dụng trong hệ thống truyền động điện rất đa dạng có thể đƣợc kể ra ở đây nhƣ động cơ một chiều (ĐCMC), động cơ xoay chiều ba pha đồng bộ (ĐCĐB) và không đồng bộ (ĐCKĐB), động cơ bƣớc, động cơ servo,… Các động cơ thông dụng có rotor quay tròn, đầu ra ta nhận đƣợc chính là tốc độ quay và mômen trên trục động cơ. Ngày nay, trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp hay trong giao thông vận tải và một số lĩnh vự khác đã và đang ứng dụng loại động cơ tạo chuyển động thẳng, trong đó phải kể đến động cơ Polysolenoid là một thành viên trong của gia đình động cơ tuyến tính. Điều khiển động cơ Polysolenoid là đối tƣợng nghiên cứu của chƣơng tổng quan này. Để làm rõ đƣợc tính chất của đối tƣợng nghiên cứu trong nội dung tiểu luận tổng quan đƣợc chia làm bốn phần nhƣ sau: 1. Tổng quan về động cơ tuyến tính 2. Truyền động tuyến tính và các phương pháp điều khiển truyền động tuyến tính. 3. Động cơ tuyến tính kích thích vĩnh cửu dạng Polysolenoid, điều khiển cho truyền động dạng Polysolenoid. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
14 4. Đề xuất về phương án nghiên cứu tiếp theo cho động cơ Polysolenoid. 1.1. Tổng quan về động cơ tuyến tính. Động cơ tuyến tính sử dụng trực tiếp điện năng biến đổi thành cơ năng, tạo ra các chuyển động thẳng. Trong nội dung phần nay ta sẽ đi tìm hiểu bối cảnh xuất hiện và các ứng dụng của động cơ tuyến tính sử dụng trong công nghiệp. 1.1.1. Sơ lƣợc về lịch sử xuất hiện của động cơ tuyến tính. Theo [1-4] nguyên lý cơ bản của động cơ tuyến tính đƣợc đƣa ra vào khoảng năm 1840 bởi Charles Wheatstone là một nhà khoa học ngƣời Anh. Năm 1889 hai nhà khoa học ngƣời Mỹ là Schuyler S. Wheeler và Charles S. Bradley đã xin cấp bằng sáng chế về việc ứng dụng nguyên lý của động cơ tuyến tính đồng bộ và dị bộ vào hệ thống tàu điện. Bằng sáng chế tại Mỹ đầu tiên đƣợc cấp cho nhà sáng chế ngƣời Đức là Alfred Zehden vào năm 1902 và 1907 là về việc sử dụng động cơ tuyến tính trên hệ thống đƣờng sắt. Một loạt các bằng sáng chế tại Đức cho tàu đệm từ đƣợc cấp cho Hermann Kemper từ năm 1935 đến 1941. Đến cuối những năm 1940 giáo sƣ Eric Laithwaite tại viện nghiên cứu Hoàng gia Anh đã đƣa ra đƣợc động cơ mô hình thực tế làm việc đƣợc và nó đƣợc ứng dụng trong hệ thống máy dệt công nghiệp. Với việc chế tạo thành công động cơ tuyến tính đầu tiên này đã dành đƣợc nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học và nó đƣợc coi là máy điện của tƣơng lai. 1.1.2. Nguyên lý làm việc của động cơ tuyến tính . Để hiểu rõ hơn về động cơ tuyến tính ta có thể hình dung ra một động cơ quay tròn bất kỳ nào, khi tăng bán kính của động cơ đến vô cùng, sẽ thu đƣợc hình ảnh rotor và stator song song với nhau. Trong chuyển động tƣơng đối khi chọn gốc tọa độ gắn với hệ quy chiếu nào ta sẽ suy ra đƣợc chuyển động tƣơng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
15 đối của thành phần còn lại so với gốc tọa độ. Với quan điểm nhƣ vậy động cơ tuyến tính sẽ gồm hai thành phần: Thành phần thứ nhất nhận dòng năng lƣợng điện đi tới (phần sơ cấp), thành phần thứ hai là dòng năng lƣợng đƣa ra dƣới dạng cơ năng (phía thứ cấp). Từ quan điểm trên ta có thể thấy với động cơ tuyến tính phần tạo chuyển động thẳng có thể là phần Stator hay phần Rotor của máy điện quay truyền thống, từ đó tạo ra những động cơ tuyến tính tƣơng ứng. Hình 1.1: Nguyên lý chuyển đổi từ động cơ quay sang động cơ tuyến Từ nguyên lý cơ bản trên động cơ tuyến tính đƣợc phát triển với cấu tạo tính. khác nhau tƣơng ứng dựa vào mục đích sử dụng. Việc lựa chọn động cơ tuyến tính phụ thuộc vào thuộc tính và nguyên tắc hoạt động của chúng. Ban đầu động cơ tuyến tính chủ yếu đƣợc sử dụng cho hệ thống giao thông vận tải. Hiện nay động cơ tuyến tính đƣợc sử dụng để thay thế một hệ thống sử dụng động cơ quay và các thiết bị cơ khí để tạo ra một chuyển động tuyến tính trực tiếp. 1.1.3. Các dạng cấu tạo của động cơ tuyến tính. Từ nguyên lý cơ bản nhƣ trên ta chế tạo đƣợc các dạng động cơ tuyến tính khác nhau từ yêu cầu thực tế công nghệ. Tuy nhiên ta có thể chia làm ba dạng chính nhƣ sau. - Dạng thứ nhất: Single-sided là động cơ tuyến tính phẳng với một mặt trƣợt đơn, động cơ này bao gồm một thành phần sơ cấp (phần động), một thành phần thứ cấp (Phần tĩnh). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
16 Về nguyên lý phần tạo chuyển động là phần Rotor nhƣng trong động cơ tuyến tính dạng Single-slided phần tạo chuyển động thƣờng đƣợc lựa chọn là phần Stator (dạng Stator ngắn). Khái niệm Stator thƣờng đƣợc dùng để chỉ phần tĩnh trong máy điện tuy nhiên ở động cơ tuyến tính Stator lại là phần động. Hình 1.2: Động cơ tuyến tính phẳng với một mặt trƣợt đơn Trong trƣờng hợp này stator mang ý nghĩa là phần nhận điện năng từ nguồn cung cấp. Với động cơ tuyến tính đại đa số hệ thống cuộn dây đều nằm ở phần động. Phần rotor lúc này đóng vai trò là phần tĩnh, trải dài theo toàn bộ chiều dài của máy điện (hệ thống vòng ngắn mạch của động cơ tuyến tính không đồng bộ, hệ thống nam châm vĩnh cửu của động cơ tuyến tính kích thích vĩnh cửu). - Dạng thứ hai: Double-sided Động cơ tuyến tính phẳng có dạng kết cấu răng lƣợc Thông thƣờng phần sơ cấp chính là thành phần Stator đƣợc bố trí đối xứng(dạng răng lƣợc) phần tạo chuyển động là phần Rotor (phần thứ cấp) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
17 HìnHinh1.3: Động cơ tuyến tính phẳng có dạng kết câu răng lƣợc - Dạng thứ ba: Tubular linear motor (Động cơ tuyến tính có kết cấu dạng hình ống). Xuất phát từ ý tƣởng cuộn tròn động cơ tuyến tính dạng phẳng một mặt trƣợt đơn quanh một trục thẳng, kết quả thu lại sẽ đƣợc một động cơ hình ống. Hình 1.4: Tubular linear motor Ngoài ra, dựa vào cấu hình có thể phân ra các loại động cơ tuyến tính nhƣ sau: - Dạng Stator dài : Chiều dài của phần cung cấp thƣờng lớn hơn nhiều lần phần kích thích (cảm ứng), đa số trong các trƣờng hợp thì phần kích thích chính là phần chuyển động. Hình 1.5: Động cơ tuyến tính dạng Stator dài dạng phẳng và dạng ống Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn