Линейные двигатели играют ключевую роль в современной технике — от лифтов и станков до медицинских томографов и хирургических роботов. Они преобразуют электрическую энергию в прямолинейное движение, обеспечивая высокую точность и надежность. Однако традиционные конструкции таких двигателей имеют ряд недостатков: большие размеры, сложность изготовления, перегрев и необходимость высокого напряжения. Эти факторы снижают их эффективность и ограничивают применение в компактных устройствах.
Ученые Пермского Политеха предложили решение этой проблемы, модернизировав конструкцию короткоходового линейного двигателя. Их разработка позволяет уменьшить размеры устройства, снизить рабочее напряжение и упростить процесс производства. Это особенно важно для мембранных насосов, которые используются в самых разных сферах — от кондиционирования воздуха и топливных систем до водоочистки и медицинских аппаратов искусственной вентиляции легких.
Как объясняет Денис Опарин, старший преподаватель кафедры «Электротехника и электромеханика» ПНИПУ, ключевым изменением стал новый режим работы двигателя, повлекший за собой пересчет его параметров.
Благодаря этому устройство стало компактнее и легче, а его производство — дешевле и технологичнее. Вместо внешних подшипников теперь используются внутренние, что обеспечивает стабильный воздушный зазор по всей длине двигателя. Кроме того, применение мощных магнитов позволило отказаться от питания движущегося штока, что повысило энергоэффективность.
Для проверки работоспособности новой конструкции ученые провели серию испытаний в программе Ansys Maxwell, моделирующей электромагнитные процессы. Был создан прототип двигателя, на котором измерялись ключевые параметры: сила тяги, ускорение и температурный режим. Результаты показали, что модернизированный двигатель обладает повышенной мощностью — при кратковременном увеличении тока он способен развивать усилие до 50 кг, тогда как стандартная рабочая сила составляет 41,21 кг. При этом устройство не перегревается, сохраняя стабильную температуру около 51.
Еще одним преимуществом новой разработки является ее способность к кратковременным «рывкам» мощности — при резком старте двигатель может выдавать до 2250 Ватт. Это делает его особенно полезным в системах, требующих быстрого и точного позиционирования, таких как хирургические роботы или высокоточные промышленные станки.
Разработка пермских ученых открывает новые перспективы для применения линейных двигателей в различных отраслях. В медицине их можно использовать в аппаратах искусственного кровообращения, дыхательных устройствах и роботизированных хирургических системах. В промышленности — в мембранных насосах для перекачки жидкостей, топливных системах автомобилей и системах автоматизации производства. В ближайшее время ученые планируют дальнейшие испытания двигателя в реальных условиях, а также поиск промышленных партнеров для внедрения технологии.
Ранее специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета разработали технологию производства растворяющего вещества (метилэтилкетона), используемого для очистки нефти. Решение позволит заместить импортные составы на российском рынке, сообщила пресс-служба вуза.
