Новый двигатель разработчиков из Пермского Политеха усовершенствует производство лекарств и нефтедобычу

Исследователи из Пермского Политеха спроектировали короткоходовой линейный двигатель для мембранных насосов. Чаще всего их используют в лакокрасочной, металлургической, авиационной, целлюлозно-бумажной и пищевой промышленности, в фармацевтической отрасли для перекачки и дозирования медикаментов, на химических производствах, в сфере добычи нефти, в ЖКХ и быту. Новая конструкция двигателя позволит уменьшить габариты насоса, повысить его производительность, надежность и практичность. Он сможет стать альтернативой зарубежным насосам.

Исследователи реализуют проект на средства гранта «Старт-1» Фонда содействия инновациям, который они получили в 2022 году. Размер поддержки составил 3 млн 985 тыс. рублей.

– Цилиндрические линейные вентильные двигатели универсальны. Их достаточно просто внедрить в существующие конструкции, а также создать на их основе новые конструкции. Кроме того, двигатели можно быстро адаптировать для решения необходимых задач.

В отличие от традиционных электроприводов, в новой конструкции нет механического преобразователя между электродвигателем и рабочим органом. Эта особенность позволит уменьшить габариты насоса, повысить его надежность и эффективность, – рассказывает один из разработчиков, студент 4-го курса электротехнического факультета Пермского Политеха Максим Кужлев.

Конструкция включает трехфазную обмотку, которая при подаче переменного напряжения «запускает» возвратно-поступательное движение магнитного штока. Его скорость и направление можно регулировать, изменяя частоту питания. Линейный двигатель можно остановить с помощью подачи постоянного тока на обмотку.

По словам ученых, существуют пневматические и электрические мембранные насосы. В электрическом в качестве привода, который обеспечивает движение мембраны, выступает электродвигатель, а в пневматическом – газ под давлением. Двигатель разработчиков из Пермского Политеха заменит подачу газа под давлением и преобразование вращательного движения в поступательное. Это позволит сделать насос более выгодным в эксплуатации и обслуживании. Отсутствие редукторов, передач и вращающихся частей, а также минимум движимых элементов обеспечит повышенную надежность, повысит скорость работы двигателя и снизить потребление энергии. Двигатель можно будет поместить в насос и загерметизировать корпус, это поможет перекачивать жидкости, горючие вещества и газы без риска утечки.

– Конструкция включает металлический корпус, индуктор, шток, плату управления, оптический индикатор, датчики температуры и перемещения, концевые датчики и сетевое обеспечение питания. Длина двигателя составит до 10 см, диаметр – до 30 см, длина штока – 4-7 см. Потребляемая мощность от сети составит не более 4 кВт. Аппаратная часть разработки содержит микроконтроллер серии STM 32 с необходимой обвязкой для управления обмотками с током до 50 А, – поясняет научный руководитель разработчика, старший преподаватель кафедры «Электротехника и электромеханика» Пермского Политеха, ведущий инженер центра аддитивных технологий центра коллективного пользования Денис Опарин. 

Для справки

С 1975 года на кафедре «Электротехника и электромеханика» Пермского Политеха работает одна из первых в России научных школ по линейным электродвигателям под руководством доцента, кандидата технических наук Александра Коротаева. В ее рамках ученые проводят теоретические исследования и разрабатывают действующие образцы цилиндрических линейных вентильных двигателей и системы управления ими.