Un motore a induzione è quello in cui la corrente nel rotore è indotta dal campo elettromagnetico nello statore, eliminando l’uso di magneti. Un motore a induzione lineare è un tipo di motore lineare basato su un motore a induzione CA rotante.
Come i motori lineari a magneti permanenti (comunemente designati come tipi senza ferro e con nucleo in ferro ) i motori a induzione lineare sono costituiti da una parte primaria (analoga allo statore in un motore rotativo a induzione) e da una parte secondaria (analoga al rotore in una versione rotante). Il primario è costituito da un avvolgimento trifase assemblato su una pila di lamierini in acciaio e incapsulato in resina epossidica.
Il secondario è costituito da quella che viene comunemente chiamata “piastra di reazione”: una piastra conduttrice di alluminio o rame, tipicamente con un supporto in acciaio. (L’acciaio può essere omesso, ma la forza del motore sarà notevolmente ridotta.)
Per i motori a induzione lineare, il primario è costituito da una pila di lamierini in acciaio con avvolgimenti e il secondario è una piastra conduttiva (tipicamente alluminio o rame) con un supporto in acciaio.
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Quando l’alimentazione viene fornita al primario, il flusso magnetico si sviluppa e viaggia per tutta la lunghezza del primario. Correnti parassite sono indotte (da qui il termine motore “a induzione”) nel materiale conduttore del secondario. Il flusso magnetico del primario e le correnti indotte del secondario interagiscono per produrre una forza lineare.
I cuscinetti lineari sono necessari nei motori a induzione lineare per mantenere il corretto traferro tra le parti primarie e secondarie. I cuscinetti lineari supportano anche le forze attrattive che si verificano tra il primario e il secondario quando il motore è alimentato.
Una variazione comune è il motore a induzione lineare a doppia faccia (DSLIM o DLIM), in cui la piastra di reazione passa tra due primari uno di fronte all’altro. Per i progetti DLIM, la piastra di reazione è realizzata solo in materiale conduttivo (alluminio o rame) e non include il supporto in acciaio. Il design a doppia faccia produce forze di spinta più elevate ed elimina le forze di attrazione tra le parti primarie e secondarie.
I motori a induzione lineare possono essere collegati direttamente all’alimentazione CA trifase se l’applicazione funziona a una sola velocità. Per un controllo della velocità variabile e preciso, è possibile utilizzare un azionamento a frequenza variabile o un azionamento vettoriale . (Si noti che l’alimentazione CA monofase può essere utilizzata anche per i motori a induzione lineare, ma l’efficienza sarà ridotta.)
La velocità lineare del primario è proporzionale alla frequenza della tensione di alimentazione e al passo polare dei lamierini della parte primaria.
Dove:
V s = velocità dello statore (primario) (m / s)
t = passo polare (m)
f s = frequenza di alimentazione (Hz)
Ma i motori a induzione lineare sono asincroni, il che significa che il secondario viaggia a una velocità inferiore al campo magnetico del primario. La differenza di velocità viene definita “slittamento”.
Dove:
V r = velocità del rotore (secondario) (m / s)
s = slip
La spinta prodotta da un motore a induzione lineare è un fattore della tensione fornita, della quantità di scorrimento e delle dimensioni del traferro, nonché dell’influenza degli effetti finali. E poiché i motori a induzione lineare hanno efficienze inferiori, il raffreddamento può avere un effetto misurabile sulla capacità del motore di produrre spinta. Per questo motivo, i produttori in genere forniscono grafici sia forza-velocità che forza-ciclo di lavoro per la selezione di un motore.
Come i motori lineari a magneti permanenti, il primario o il secondario possono essere la parte mobile in un motore lineare a induzione. Ma per ridurre i problemi di cablaggio (poiché l’alimentazione viene fornita al primario), il secondario è spesso la parte mobile. Questi motori possono anche avere una parte primaria più corta e una parte secondaria più lunga, oppure una parte primaria più lunga e una secondaria più corta. Se la corsa richiesta è relativamente lunga, la parte primaria sarà tipicamente più corta per evitare il costo e la complessità della produzione di una parte primaria lunga con molti avvolgimenti.
I motori a induzione lineare offrono elevate forze di spinta continue, velocità e velocità di accelerazione elevate e controlli relativamente semplici. Se hai viaggiato su un treno a levitazione magnetica o su un ottovolante “lanciato” , potresti aver sperimentato le capacità di forza e velocità dei motori a induzione lineare. Le applicazioni industriali in genere traggono vantaggio dai motori a induzione lineare nelle applicazioni di trasporto e movimentazione dei materiali.