選擇直線電機時需要考慮的3件事

作者:Mosen摩森 日期:19/08/15 14:56 瀏覽:80

直接驅動直線伺服電機在過去幾年中的采用率已經有了可觀的增長,部分原因在于最終用戶對更高吞吐量和更高精度的需求。盡管直線電機通常被認為能夠提供高速,長行程和卓越的定位精度,這是其他驅動機制無法實現的,但它們也可以實現極其緩慢,平穩和精確的運動。實際上,直線電機技術提供了如此廣泛的功能 - 推力,速度,加速度,定位精度和可重復性 - 線性電機不適合使用的應用很少。


直線電機變型包括直線伺服電機,  線性步進電機,線性感應電機和  推力管線性電機。當線性伺服電機是應用的最佳選擇時,在初始電機選擇期間需要考慮以下三點。


“主要”考慮因素:鐵芯還是無鐵?

線性直接驅動伺服電機有兩種主要類型,鐵芯或無鐵芯,指的是初級部件中的繞組(類似于旋轉電機中的定子)是安裝在鐵疊片組還是環氧樹脂中。確定應用是否需要鐵芯或無鐵芯線性電機通常是設計和選擇的第一步。


鐵芯直線電機最適合需要極高推力的應用。這是因為初級部分的層疊包含將電磁通量聚焦到次級部分的磁體(類似于旋轉電機中的轉子)的齒(突起)。初級部件中的鐵與次級部件中的永磁體之間的磁吸引力允許電機輸送高的力。


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無鐵芯直線電機通常具有較低的推力能力,因此它們不適用于壓制,機加工或模塑等應用中的極高推力要求。但他們擅長高速裝配和運輸。

無鐵線性電動機有時被稱為“U形通道”或“空心”線性電動機,因為它們的次級部分通常形狀像“U”,其中兩個磁板彼此面對,由間隔件隔開。主要部分(也稱為“壓力機”)騎在兩個磁板之間的槽或氣隙中。


派克直線電機


鐵芯設計的缺點是齒槽效應,這會降低運動的平滑度。發生齒輪化是因為初級部件的開槽設計使其在沿著次級部件的磁體行進時具有“優選”位置。為了克服初級線圈與次級磁鐵對齊的趨勢,電機必須產生更大的力,這會產生速度波動 - 稱為齒槽效應。力和速度波動的這種變化降低了運動的平滑性,這在行進期間的運動質量(不僅僅是最終定位精度)很重要的應用中可能是一個重要問題。


制造商使用許多方法來減少齒槽效應。一種常見的方法是使磁鐵(或齒)的位置偏斜,從而在主齒穿過次級磁鐵時產生更平滑的過渡。通過將磁鐵的形狀改變為細長的八邊形可以實現類似的效果。



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為了減少鐵芯直線電機的齒槽效應,一些制造商歪斜磁鐵(左)或塑造它們(右)以減少主要磁鐵穿過磁鐵時吸引力的急劇變化


無鐵芯直線電機不會出現齒槽效應,因為它們的初級線圈封裝在環氧樹脂中,而不是纏繞在鋼板上。無鐵心直線伺服電機質量較低(環氧樹脂比鋼更輕,雖然硬度更低),可以實現機電系統中的一些最高加速度,減速度和最大速度值。鐵電機的通常比鐵芯版更好(更低)。初級鋼中缺乏鋼,相關的齒槽或速度波紋缺乏,也意味著無鐵芯直線電機可以提供非常緩慢,穩定的運動,通常速度變化小于0.01%。


什么級別的整合?

與旋轉電機一樣,直線伺服電機只是運動系統中的一個組件。完整的線性電機系統還需要軸承來支撐和引導負載,電纜管理,反饋(通常是線性編碼器),以及伺服驅動器和控制器。經驗豐富的OEM和機器制造商,或者那些具有非常獨特的設計或性能要求的人,可以構建一個完整的系統,具有內部功能和來自不同制造商的現成組件。


直線電機系統設計可以說比基于皮帶,齒條和小齒輪或螺釘的系統設計簡單。組件更少,勞動密集型組裝步驟更少(沒有對齊滾珠絲杠支撐或皮帶張緊)。并且直線電機是非接觸式的,因此設計人員無需擔心為驅動單元進行潤滑,調整或其他維護。但對于那些尋求交鑰匙解決方案的OEM和機器制造商而言,有完整的線性電機驅動執行器,高精度級,甚至龍門選擇

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完整的線性電機級 - 包括底板,線性電機,直線導軌,編碼器和控制裝置 - 由眾多制造商提供。


對于DIY-ers,需要考慮主要部件和次要部件之間的吸引力來選擇適合鐵芯線性電機的線性導軌,這會對線性導軌產生很大的負荷。但這對于無鐵心直線電機來說并不是一個問題,因為初級部件中缺少鐵意味著初級和次級之間沒有吸引力。



環境適合直線電機嗎?

直線電機通常是惡劣環境中的首選解決方案,例如潔凈室和真空環境,因為它們具有較少的移動部件,并且可與幾乎任何類型的線性導軌或電纜管理配對,以滿足顆粒產生,除氣和溫度要求。應用程序。在極端情況下,次級(磁道)可用作移動部件,初級部件(繞組,包括電纜和電纜管理)保持靜止。


直線電機

鐵芯線性馬達使磁道暴露,因此金屬屑和其他污染可能是一個問題。


但如果環境由金屬屑,金屬粉塵或金屬顆粒組成,則直線伺服電機可能不是最佳選擇。對于鐵芯直線電機尤其如此,因為它們的設計本身是開放的,使磁軌暴露于污染。無鐵芯直線電機的半封閉設計提供了更好的保護,但應注意確保次級部件中的槽不直接暴露于污染源。有封裝鐵芯和無鐵芯直線電機的設計選項,但這些可以降低電機散熱的能力,可能會將一個問題交給另一個問題。



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