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机构工程师要知道的8大直线电机优势和4个应用注意事项

作者:深圳市万里疆科技有限公司 浏览: 发表时间:2022-03-30 09:11:35

在直线电机出现之前,几乎所有的直线运动都要经过复杂的传动机构,才能实现直线运动的功能。随着直线电机的诞生,传统结构的空间不断被挤压。在一些特殊的环境下,比如在重载和垂直运动的情况下,传统的线性结构(主要丝杆模组)仍然发挥着不可替代的优良功能。此外,越来越多的地方被直线电机占据。直线电机取代传统机械结构已经成为业界公认的趋势,正在被越来越多的行业所认可。

那么,究竟是什么样的"魅力"能让直线电机成为行业的"新宠",甚至盖过已经在市场上存在多年的丝杆模组呢?

直线电机的优势

(1)机械结构方面,直线电机的机械结构非常简单,运动讨过程中没有机械接触。传力产生在气随中 除了直线电机的导轨。没有其他摩擦力。在运动过程中,直线电机可以直接产生直线运动,无需中间转换机构,大大简化了系统结构,降低了运动惯量。

(2)在运动控制方面,直线电机的动态响应性能和定位精度大大提高,其可靠性可以得到保证。由于直线电机省去了影响精度的中间传动环节,系统的精度几乎完全取决于位置检测元件,只要有适当的反馈装置,甚至可以达到亚微米级的精度。

(3)运行方面,直线电机的行程理论上是无限的,其性能不会因行程大小的变化而受到影响。

(4)在运动平稳性方面,直线电机除了起支撑作用的直线导轨或空气轴承外,没有其他的机械连接或转换装置,因此可以用高性能导轨非常平稳地运行。

(5)在加速度方面,直线电机可以提供很大的加速度和很宽的速度运行范围,加速度为10G,运动速度为每秒几微米到几米,特别是高速时。

(6)在机电维护方面,直线电机的维护简单,因为零部件少,运动时没有机械接触,因此大大减少了零部件的磨损,几乎不需要维护,使用寿命更长。

(7)速度方面,直线电机活合高速直线运动,因为没有离心力的约束,普通材料也能达到较高的速度。通常用气垫或磁垫来保持一级和二级之间的间隙,所以运动时没有机械接触,运动部件之间没有摩擦和噪音。因此没有传动部件的磨损,可以大大降低机械损失,避免拖缆、钢索、齿轮、滑轮产生的噪音,从而提高整体效率。

(8)适应性∶直线电机的初级铁芯可以用环氧树脂密封成一个整体,防腐防潮性能好,便于在潮湿、粉尘和有害气体环境中使用,可以设计成各种结构,满足不同场合的需要。

直线电机考量要点

(1)直线电机的耗电量大,尤其在进行高荷载、高加速度的运动时,电机的瞬间电流对设备的供电系统会带来沉重负荷。

(2)直线电机振动高也是其不可忽视的一个短板,直线电机的动态刚性极低,不能起到缓冲阻尼作用,在高速运动时容易引起设备其它部分的共振,从而影响设备整体的性能。

(3)直线电机发热量大,固定在工作台底部的直线申机动子是高发热部件,如果安装位置不利于白然散热, 将会对设备的恒温控制造成很大挑战

(4)直线电机不能自锁紧,为了保证操作安全,直线电机驱动的运动轴,尤其是垂直运动轴,必须要额外配备锁紧机构,增加了设备的复杂性。

众所周知,直线电机的主要优点是高速度和高加速度。以机床为例。当机床加工过程中加速度超过10m/s2时,节省的辅助时间对整个加工过程的工时意义不大。高加速度只有在工作时间非常短的加工中才有意义。也就是说,对于切割模具、刀片等单一复杂零件,直线电机的优势并不明显。

基于以上原因,选择发展直线电机的设备企业都采取了扬长避短的方法。一是直线电机应用于面向大批量生产,定位运动多,方向变化频繁的场合,如汽车零部件加工机床,快速原型和半导体生产机器等。二是用于低负荷、工艺范围大的场合,如电加工机床、等离子切割机、水切割机床等。


机构工程师要知道的8大直线电机优势和4个应用注意事项
在直线电机出现之前,几乎所有的直线运动都要经过丝杆模组运动,才能实现直线运动的功能。随着直线电机的诞生,传统结构的空间不断被挤压。
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