「直线电机选择」选择直线电机时需要考虑的3件事
发布时间：2019-08-31 09:13:08
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文章来源：深圳博智达机器人
导读: 直接驱动直线伺服电机在过去几年中的采用率已经有了可观的增长，部分原因在于最终用户对更高吞吐量和更高精度的需求。尽管直线电机通常被认为能够提供高速，长行程和卓越的定...
直接驱动直线
伺服电机在过去几年中的采用率已经有了可观的增长，部分原因在于最终用户对更高吞吐量和更高精度的需求。尽管
直线电机通常被认为能够提供高速，长行程和卓越的定位精度，这是其他驱动机制无法实现的，但它们也可以实现极其缓慢，平稳和精确的运动。实际上，直线电机技术提供了如此广泛的功能 - 推力，速度，加速度，定位精度和可重复性 - 线性电机不适合使用的应用很少。
直线电机变型包括直线伺服电机， 线性
步进电机，线性感应电机和 推力管线性电机。当线性伺服电机是应用的最佳选择时，在初始电机选择期间需要考虑以下三点。
“主要”考虑因素：铁芯还是无铁？
线性直接驱动伺服电机有两种主要类型，铁芯或无铁芯，指的是初级部件中的绕组（类似于
旋转电机中的定子）是安装在铁叠片组还是环氧树脂中。确定应用是否需要铁芯或无铁芯线性电机通常是设计和选择的第一步。
铁芯直线电机最适合需要极高推力的应用。这是因为初级部分的层叠包含将电磁通量聚焦到次级部分的磁体（类似于旋转电机中的转子）的齿（突起）。初级部件中的铁与次级部件中的永磁体之间的磁吸引力允许电机输送高的力。
无铁芯直线电机通常具有较低的推力能力，因此它们不适用于压制，机加工或模塑等应用中的极高推力要求。但他们擅长高速装配和运输。
无铁线性电动机有时被称为“U形通道”或“空心”线性电动机，因为它们的次级部分通常形状像“U”，其中两个磁板彼此面对，由间隔件隔开。主要部分（也称为“压力机”）骑在两个磁板之间的槽或气隙中。
铁芯设计的缺点是齿槽效应，这会降低运动的平滑度。发生齿轮化是因为初级部件的开槽设计使其在沿着次级部件的磁体行进时具有“优选”位置。为了克服初级线圈与次级磁铁对齐的趋势，电机必须产生更大的力，这会产生速度波动 - 称为齿槽效应。力和速度波动的这种变化降低了运动的平滑性，这在行进期间的运动质量（不仅仅是最终定位精度）很重要的应用中可能是一个重要问题。
制造商使用许多方法来减少齿槽效应。一种常见的方法是使磁铁（或齿）的位置偏斜，从而在主齿穿过次级磁铁时产生更平滑的过渡。通过将磁铁的形状改变为细长的八边形可以实现类似的效果。
为了减少铁芯直线电机的齿槽效应，一些制造商歪斜磁铁（左）或塑造它们（右）以减少主要磁铁穿过磁铁时吸引力的急剧变化
无铁芯直线电机不会出现齿槽效应，因为它们的初级线圈封装在环氧树脂中，而不是缠绕在钢板上。无铁心直线伺服电机质量较低（环氧树脂比钢更轻，虽然硬度更低），可以实现机电系统中的一些最高加速度，减速度和最大速度值。铁电机的通常比铁芯版更好（更低）。初级钢中缺乏钢，相关的齿槽或速度波纹缺乏，也意味着无铁芯直线电机可以提供非常缓慢，稳定的运动，通常速度变化小于0.01％。
什么级别的整合？
与旋转电机一样，直线伺服电机只是运动系统中的一个组件。完整的线性电机系统还需要轴承来支撑和引导负载，电缆管理，反馈（通常是线性编码器），以及伺服驱动器和控制器。经验丰富的OEM和机器制造商，或者那些具有非常独特的设计或性能要求的人，可以构建一个完整的系统，具有内部功能和来自不同制造商的现成组件。
直线电机系统设计可以说比基于皮带，齿条和小齿轮或螺钉的系统设计简单。组件更少，劳动密集型组装步骤更少（没有对齐滚珠丝杠支撑或皮带张紧）。并且直线电机是非接触式的，因此设计人员无需担心为驱动单元进行润滑，调整或其他维护。但对于那些寻求交钥匙解决方案的OEM和机器制造商而言，有完整的线性电机驱动执行器，高精度级，甚至龙门选择
完整的线性电机级 - 包括底板，线性电机，
直线导轨，编码器和控制装置 - 由众多制造商提供。
对于DIY-ers，需要考虑主要部件和次要部件之间的吸引力来选择适合铁芯线性电机的线性导轨，这会对线性导轨产生很大的负荷。但这对于无铁心直线电机来说并不是一个问题，因为初级部件中缺少铁意味着初级和次级之间没有吸引力。
环境适合直线电机吗？
直线电机通常是恶劣环境中的首选解决方案，例如洁净室和真空环境，因为它们具有较少的移动部件，并且可与几乎任何类型的线性导轨或电缆管理配对，以满足颗粒产生，除气和温度要求。应用程序。在极端情况下，次级（磁道）可用作移动部件，初级部件（绕组，包括电缆和电缆管理）保持静止。
直线电机
铁芯
线性马达使磁道暴露，因此金属屑和其他污染可能是一个问题。
但如果环境由金属屑，金属粉尘或金属颗粒组成，则直线伺服电机可能不是最佳选择。对于铁芯直线电机尤其如此，因为它们的设计本身是开放的，使磁轨暴露于污染。无铁芯直线电机的半封闭设计提供了更好的保护，但应注意确保次级部件中的槽不直接暴露于污染源。有封装铁芯和无铁芯直线电机的设计选项，但这些可以降低电机散热的能力，可能会将一个问题交给另一个问题。
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