Actuatori Electromagnetici Liniari

1. Noţiuni generale

În ultimii ani acţionările electrice cu actuatori liniari au cunoscut o dezvoltare deosebită. Unele caracteristici specifice ca : lipsa contactelor electrice rotative, cuplarea directă a receptorului mecanic cu ansamblul mobil al actuatorului şi simplitatea constructiva îi fac competitivi cu actuatorii rotativi.

Prin comparaţie cu actuatorii rotativi, construcţia actuatoarelor electromagnetici liniari este este în bună măsură determinată de natura aplicaţiei.

Această particularitate explică diversitatea contructivă a AEML.

2. Principii constructive şi funcţionale

Modulele principale din componenţa unui actuator electromagnetic liniar sunt: inductorul şi ansamblul mobil.

Forţa de propulsie se obţine din relaţia :

F = B • H

unde B – inducţia câmpului creeat de magnetul permanent NS;

I – curentul prin bobină

Produsul : KF = constanta de fortă a actuatorului

3. Magneţii permanenţi metalici sau ceramici sub forma unor segmente de sector de cerc creează dificultăţi tehnologice atât la execuţie cât şi la montaj.

AEML unilaterali analizaţi prezintă câteva dezavantaje cum ar fi:

- tehnologia de realizare şi consolidare a bobinei este complexă;

- datorită fixării în consolă a bobinei, traiectoria centrului de greutate a ansamblului mobil nu coincide cu direcţia forţei de propulsie;

- construcţia în sistem închis a inductorului nu favorizează circulaţia aerului înrăutăţind regimul termic al actuatorului

Performanţele funcţionale de AEML sunt strâns legate de caracteristicile magneţilor permanenţi utilizaţi. Proprietăţile de bază ale materialelor magnetice se prezintă în continuare.

- Magneţi din ferite ( ceramici )

Magneţii ceramici sunt realizaţi din oxid de fier şi carbonat de bariu ( sau oxid de stronţiu ) care se presează şi se sinterizează. Magneţii anizotropi se presează sub acţiunea unui câmp magnetic aplicat, obţinând astfel caracteristici superioare în direcţia anizotropiei.

Magneţii de ferită, au câmp magnetic coercitiv mare, permeabilitate de revenire liniară, rezistivitate electrică foarte mică.

Magneţii metalici

Magneţii permanent metalici, au stabilitatea termică bună a caracteristicilor magnetice la variaţii de temperatură, energie magnetică ridicată pe unitatea de volum, tehnologia de fabricaţie este relativ simplă.

Magneţii permanenţi din compuşi cu pământuri rare

Acest tip de magneţi sunt realizaţi pe bază de samariu-cobalt (Sm3 Co5). Inducţia magnetică remanentă este medie, iar intensitatea câmpului magnetic şi energia magnetică sunt foarte ridicate.

4.Elemente de bază privind calculul actuatorilor electromagnetici liniari

1) Noţiuni generale

Calculul se poate face, prin anologia cu motoarele rotative de curent continuu excitate cu magneţi permanenţi, aplicând principiile de bază din electrotehnică.

Pentru o aplicaţie ce vizează poziţionarea elementului acţionat, trebuie precizate urmatoarele :

-Forţa nominală :Fn[N]

-Cursa maxină : Xm[mm]

- Cursa activă :Xa[mm]

-Timpul mediu de poziţionare : tpm[m,s]

- Serviciul de lucru (permanent, scurtă durată,.....)

- Condiţiile mediului ambiant ;

- Timpul magneţilor permanenţi( metalici, ceramici )

- Modul de cuplare cu receptorul mecanic

-Lungimea bobinei :Lb