Традиционные линейные двигатели, преобразующие электрическую энергию в прямолинейное движение без промежуточного вращательного этапа, широко применяются в различных областях, где важна точность и компактность. Они используются в мембранных насосах, микроробототехнике, медицинском оборудовании, а также в системах точной позиционирования. Однако, существующие конструкции часто страдают от недостатков: громоздкости, сложности в производстве, высокого уровня износа и необходимости в сложном охлаждении.
Команда ученых ПНИПУ решила эти проблемы, внеся ряд ключевых инноваций в конструкцию линейного двигателя. Ключевое отличие заключается в замене внешних подшипников на внутренние. Это позволило значительно уменьшить габаритные размеры двигателя и упростить его механическую конструкцию. Помимо этого, в разработке использованы более мощные и эффективные неодимовые магниты, обеспечивающие существенное увеличение силы тяги при тех же энергозатратах.
Еще одна важная инновация – устранение необходимости в отдельном питании движущегося штока. В классических конструкциях питание штока требует дополнительных контактов и механизмов, усложняя конструкцию и увеличивая вероятность отказа. Ученые ПНИПУ нашли способ интегрировать эту функцию в основную схему, что упростило конструкцию и повысило ее надежность.
Упрощение конструкции положительно сказалось на системе охлаждения. Вместо сложных и дорогостоящих систем, обеспечивающих отвод тепла, новый двигатель ПНИПУ успешно работает с использованием обычного вентилятора. Это значительно снижает его стоимость и упрощает эксплуатацию.
Проверка работоспособности и эффективности нового двигателя проводилась с использованием двух подходов: моделирование в программном обеспечении Ansys Maxwell, позволяющем прогнозировать поведение двигателя в различных режимах работы, и реальные испытания на специализированном оборудовании. Результаты обоих видов тестирования подтвердили высокую надежность и эффективность разработанного двигателя, демонстрируя его стабильную работу даже при значительных нагрузках.
Области применения:
Высокая эффективность и компактность нового линейного двигателя открывают перед ним широкие перспективы применения:
- Медицина: Прецизионные насосы для лекарственных препаратов, микрохирургические инструменты, имплантируемые устройства.
- Промышленность: Системы точной дозировки жидкостей и газов, робототехника, высокоточная обработка материалов.
- Автомобилестроение: Компактные насосы для топливных систем, системы управления воздушными потоками в кондиционерах.
- Бытовая техника: Более эффективные и компактные насосы для стиральных машин, холодильников и других устройств.
Разработка ученых ПНИПУ представляет собой значительный шаг вперед в области электромеханики, открывая новые возможности для миниатюризации и повышения эффективности различных технических устройств. Дальнейшие исследования направлены на оптимизацию конструкции и расширение функциональных возможностей электродвигателя для еще более широкого спектра применений.