Erikoismoottorit Rakenne periaate, käyttö Servomoottorit

Esitys aiheesta: "Erikoismoottorit Rakenne periaate, käyttö Servomoottorit"— Esityksen transkriptio:

1 Erikoismoottorit Rakenne periaate, käyttö Servomoottorit
Askelmoottorit Suurnopeusmoottorit Reluktansimoottorit Hystereesimoottori Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

2 Erikoismoottorit Servomoottorit
erikoisrakenteinen vaihto- tai tasavirtamoottori Hitausmomentti Ohjaus: elektronisen servo-ohjaimen avulla - Aiemmin: DC-moottoreita - Nykyään: AC- servomoottorit yleistyneet. monilla periaatteilla toimivia: DC-servomoottori - harjallisen DC-servomoottori (yleisimpiä) - harjaton DC-servomoottori AC-servomoottori Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

3 Erikoismoottorit Servomoottorit
Tyypillisen servojärjestelmän lohkokaavio Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

4 Erikoismoottorit Servomoottorit
Harjalliset DC‐servomoottorit - yleisimpiä hyvien servokäyttöominaisuuksien ansiosta Harjallisen DC‐servomoottorin perusrakenne Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

5 Erikoismoottorit Servomoottorit
- DC‐moottorin vääntömomentti on suoraan verrannollinen ankkurivirtaan. Moottorin pyörimisnopeutta eri kuormituksilla voidaan säätää ankkurijännitettä muuttamalla Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

6 Erikoismoottorit Servomoottorit Harjattomat DC‐servomoottorit
kommutointi toteutetaan elektronisesti Käämitys on staattorissa. Roottorissa on yksi tai useampia kestomagneetteja Pääosa lämmöstä syntyy staattorikäämityksessä, josta se on helppo johtaa ympäristöön Staattorikäämityksiä on yleensä kolme, ja ne on sijoitettu 120 asteen vaihekulmaan toisiinsa nähden. jännite syötetään peräkkäin oikeina hetkinä. Ohjauselektroniikka on monimutkaisempi ja kalliimpi kuin tavanomaisessa DC‐servossa kaipaa vähemmän huoltoa ja on pitkäikäinen Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

7 Erikoismoottorit Servomoottorit
Harjallisen (vas) ja harjattoman DC‐servomoottorin rakenne Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

8 Erikoismoottorit Servomoottorit Tahtimoottori Epätahtimoottori
rakenteeltaan muistuttaa harjatonta DC‐servoa kestomagnetoitu roottori pyörii staattorikäämityksen aikaansaamassa magneettikentässä Käämeihin syötetään (lähes) sinimuotoista kolmivaihevaihtojännitettä, jonka taajuudella roottori pyörii Nopeudensäätö toteutetaan syöttötaajuutta muuttamalla Epätahtimoottori toimii oikosulkumoottoriperiaatteella elektroniikka on monimutkainen ja varsin kallis Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

9 Erikoismoottorit Servomoottorit Servomoottorin mitoitus
Servomoottorin mitoitus tehdään redusoimalla kaikkien liikkeen eri vaiheiden aikaiset momentit moottorin akselille. Eri vaiheiden keston ja työkierron kokonaiskeston perusteella lasketaan työliikkeen tehollinen momentti. Saadun arvon perusteella valitaan sopivat ominaisuudet omaava servomoottori ja sille sopiva servovahvistin. Servomoottorien käyttö: Servomoottoreita käytetään liikkeenohjaimissa, tarkkuutta vaativissa kohteissa, (kuten NC-työstökoneiden akseleissa), autojen ohjaustehostimissa ja vakionopeudensäätimissä, lentokoneiden fly-by-wire -ohjausjärjestelmissä, radio-ohjattavissa laitteissa yms. Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

10 Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović
Askelmoottori Askelmoottorissa pystytään roottorin asentoa muuttamaan askeleittain. yleisimmin käytetty on 360 astetta per 200 askelta eli 1.8 astetta/pulssi. Kun käämityksiä ohjataan erillisesti, voidaan päästä jopa 0,007 asteen kulmatarkkuuteen Kun moottorikäyttö edellyttää tarkkaa paikoitusta, ja vääntömomentti ei ole suuri, on askelmoottori hyvä valinta. Askelmoottorin tyypillisiä käyttökohteita ovat pienet käytöt kuten kirjoittimet, työstökoneet, 3D printterit yms. Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

11 Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović
Askelmoottori Askelmoottorista ei tule takaisinkytkentätietoa kuten servomoottorista, joten mekaanisen momentin on aina oltava pienempi kuin moottorin tuottaman momentin. Jos ankkuri ei pyörähdä elektroniikan tekemän askeleen mukaan, häviää paikkatieto laitteistosta. Aina kun järjestelmä käynnistetään, menee askelmoottori ”ref tai home” pisteeseen, jotta laitteisto tietää asentonsa. Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

12 Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović
Askelmoottori Askelmoottorissa on useita käämityksiä joiden avulla magneettikenttää muutetaan ja ankkuri seuraa mukana. Yleensä käämityksiä on 4 kpl. Askelmoottorin vääntö kasvaa kun nopeutta hidastetaan. Käyttöjännite nousee tehojen kasvaessa WM&spfreload=10 Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

13 Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović
Suurnopeusmoottorit Suurnopeusteknologialla on paljon etuja verrattuna normaaliin moottoriteknologiaan. Etuja ovat esimerkiksi vähäinen huollon tarve, suurempi tehotiheys, pienempi koko ja paino, ei mekaanista vaihteistoa, ja parempi hyötysuhde. Pyörimisnopeus aiheuttaa laakeroinnissa ongelmia ja yleensä käytetään magneettista laakeria tai karalaakerointia. Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

14 Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović
Suurnopeusmoottorit Laaja tehoalue (5W – 400kW) pienoismoottoreista suuriin puhallin ja pumppukäyttöihin Voi pyöriä jopa RPM ”Taajuusmuuttajalla” yleisin ohjaus Hyötysyhde parempi perinteiseen induktiomoottoriin verrattuna Pumppu ja puhallinkäytössä ei tarvita vaihteistoja jotta saadaan tarpeeksi nopeutta käyttökohteeseen. Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

15 Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović
Suurnopeusmoottorit Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

16 Reluktanssimoottorit
Rakenne: Staattorin rakenne hyvinkin induktiokoneen kaltainen Roottorissa ei ole käämitystä, rakenteeltaan simppeli Omaa alhaisen hitausmomentin Radiaalisesti laminoidun (TLA) (a) ja aksiaalisesti laminoidun (ALA) (b) roottorien poikkileikkaukset Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

17 Reluktanssimoottorit
Toimintaperiaate: Perustuu reluktanssiin eli magneettiseen vastukseen. Magneettivastus on erisuuri uran ja hampaan kohdalla. Hammastettu roottori pyrkii aina asentoon, missä magneettivastus on mahdollisimman pieni. Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

18 Reluktanssimoottorit
Ominaisuudet: Suuret kierrosnopeudet mahdollisia roottorin pienen hitaus- Momentin takia. Nopea dynamiikka Häviöt käytännössä lähes täysin staattorissa Ei jättämää eli pyörii verkon tai tamun antamassa tahdissa Suuri vääntömomentti, jopa paikallaan olevalla roottorilla Heikkoutena voidaan pitää vääntömomentin värähtelyä Joka johtuu staattorin ja roottorin urista ja niiden muodoista Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

19 Reluktanssimoottorit
Käyttökohteet: Paljon eri sovelluksia Vaatii aina käytännössä taajuusmuuttajan käyttöön. Reluktanssimoottorilla päästään pienempään runkokokoon Induktiokoneeseen verrattuna tai vastaavasti parempaan Hyötysuhteeseen samalla runkokoolla Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

20 Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović
Hystereesimoottori Staattorin rakenne: Kestomagnetoitu roottori pyörii staattorikäämityksen aikaansaamassa magneettikentässä - Staattorin ja roottorin välissä on yhtenäinen ilmarako Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

21 Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović
Hystereesimoottori Roottorin rakenne: Tasainen sylinteri Magnetisoituvaa materiaalia Magnetisoitumatonta materiaalia Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

22 Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović
Hystereesimoottori Ominaisuudet: Ei aiheuta tärinää Hiljainen Pienikokoinen Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović

23 Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović
Hystereesimoottori Käyttökohteet: Ääntä tuottavat ja tallentavat laitteet Levysoittimet Nauhurit Kellot Hitaasti pyörivät moottorit Hissit (konehuoneettomat) Generaattorit (tuuli) Paperikoneet Saija Hurri, Teemu Manninen, Konsta Viljakainen Fikret Jakupović