Важное исследование, опубликованное в журнале «Электротехника», было реализовано в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Современная промышленность активно использует двигатели, работающие на принципе преобразования электроэнергии через вращение подвижного поршня. Такие системы требуют дополнительного оснащения механическими передачами – шестернями, рейками и цепями для регулировки рабочих параметров, что существенно влияет на габариты и сложность конструкции.
Инновационные линейные двигатели представляют собой более прогрессивное решение – их подвижная часть совершает прямолинейное перемещение без вращения. Такой принцип работы позволяет напрямую преобразовывать энергию в поступательное движение, исключая необходимость в дополнительных механических элементах. Это значительно повышает эксплуатационную надежность и увеличивает срок службы компонентов. Особый интерес представляют случаи, когда требуется движение по криволинейной траектории, например, при работе со сложными деталями или в роботизированных манипуляторах.
Инженерная мысль создала для подобных задач специальные конструкции с гибким вторичным элементом – инновационным механизмом, способным к контролируемой деформации. Однако не все существующие решения демонстрируют одинаково высокую эффективность при работе с нестандартными траекториями.
Специалисты Пермского Политеха провели масштабное исследование различных модификаций линейного двигателя, используя передовые методы компьютерного моделирования. Основой для исследования послужил компактный четырехполюсный линейный двигатель, который благодаря своим характеристикам широко применяется в промышленных системах, требующих надежности и компактности. Исследуемый элемент представляет собой инновационную комбинацию эластичного силикона и магнитных компонентов, взаимодействующих с полем статора.
Исследовательская группа разработала три перспективные конструкции механизма. Первая использует магнитомягкие стальные кольца, встроенные в силиконовую основу, которые эффективно взаимодействуют с магнитным полем. Вторая версия представляет собой композитный материал из силикона и магнитомягкой стружки. Третья конструкция отличается оригинальным инженерным решением – удалением трети материала в области шарнира для увеличения подвижности.
Тщательный анализ тягового усилия – ключевого параметра эффективности двигателя – показал явное превосходство конструкции с магнитомягкими кольцами. Этот вариант демонстрирует впечатляющую силу тяги в 4,38 Н, что значительно превышает показатели альтернативных решений, находящиеся в диапазоне 3,58-3,63 Н. Кроме того, данная конструкция обеспечивает исключительную стабильность работы благодаря минимизации нежелательных колебаний.
Успешные результаты исследования открывают новые перспективы для промышленной автоматизации. Разработанная конструкция с использованием магнитомягких колец обеспечивает превосходные характеристики при работе на сложных траекториях. Это инновационное решение особенно ценно для предприятий, использующих современные станки, автоматизированные конвейерные системы и роботизированные комплексы. Внедрение новой технологии способствует повышению эффективности производственных процессов и открывает новые возможности для развития промышленной автоматизации.
Источник: naked-science.ru
