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直線電機與滾珠絲杠的選擇

2023-03-25 13:28:24 已有1174人浏覽

盡管直線電機已在半導體和電子應用中使用了十多年,但它們仍被視爲“利基”産品。 但是,随着越來越多的行業将直線電機用作包裝,組裝和零件裝載應用中的滾珠絲杠的替代品,人們對直線電機作爲昂貴的解決方案的獨特看法正在逐漸改變。

      在過去的十年中,盡管直線電機技術的成本下降了,但在直線電機和滾珠絲杠之間進行選擇時,必須同時考慮應用程序的性能要求以及機器或系統使用壽命内的總擁有成本。 以下是在滾珠絲杠和直線電機之間進行比較和選擇時要考慮的一些關鍵參數。

       直線電機本質上是“徑向剖開,并展成平面而成”伺服電動機,其中帶有永磁體的轉子成爲固定部分(也稱爲次級),而定子則成爲運動部分(也稱爲初級或力),帶有由環氧樹脂封裝的線圈。 直線電機最公認的優點是沒有運動部件,這使它們比滾珠絲杠具有更高的定位精度和可重複性。 編碼器提供了定位精度的另一個好處。 滾珠絲杠通常使用安裝在電動機上的旋轉編碼器來進行位置反饋,而直線電機則使用磁或光學線性标尺進行位置反饋。 線性刻度尺測量負載下的位置,從而可以更準确地讀取實際位置。對于非常高精度的應用,這種更精确的位置反饋可以表示滿足規格的零件與需要返工或報廢的零件之間的差異。

        在滾珠絲杠應用中速度和行程距離之間的折衷選擇,是直線電機提供優勢的另一個領域。直線電機允許的行程長度在理論上是不受限制的,系統的其他組件–線性軸承,電纜管理和編碼器–決定了最大行程。同樣,隻要正确選擇其他系統組件的尺寸來滿足這些規格,直線電機的最大速度和加速度就遠高于滾珠絲杠,其典型額定值爲10 m / s的速度和10 g的加速度。盡管系統的其他組件施加了限制,但是在需要長行程和高速度的應用中,直線電機仍勝過滾珠絲杠。它們還具有允許在同一次級部件上獨立驅動小車(初級)的優勢。這在某些包裝應用中特别有用,在這些應用中,要包裝的材料在插入包裝介質之前需要先進行壓縮,例如,将尿布包裝在塑料袋中。

       所有權因素的總成本,維護和可靠性是總體擁有成本分析中的重要标準,并且線性電動機在系統的整個使用壽命中具有多種優勢。 首先,由于它們不包含機械運動部件,因此直線電機本身不需要維護。 隻有線性支撐軸承需要定期潤滑,現在許多軸承都提供“長期”潤滑或“終生潤滑”選項。 驅動系統中沒有活動部件,因此還提高了可靠性,因爲沒有滾動元件,軸承滾道或密封件會随着時間的流逝而磨損并需要更換。

       對于任何線性系統,重要的是要考慮環境以及對密封件和保護蓋的需求。 直線電機也不例外,因爲與傳統的滾珠絲杠組件相比,它們更難以封裝和保護。 但是,在很多情況下,隻要爲工作環境适當密封直線軸承,直線電機比滾珠絲杠就可以承受更大的腐蝕性。
對于直線電機,更關鍵的環境因素是溫度。 由于用于在無鐵線性電動機中封裝線圈的環氧樹脂不易散熱,因此可能需要通過強制空氣或水進行冷卻,以保持電動機和安裝結構的可接受的工作溫度。 一些制造商使用具有高散熱能力的環氧樹脂,但是檢查電動機的散熱以及溫度對電動機可用力的影響非常重要。

       越來越多的行業和應用要求長行程,高速度和高定位精度。 雖然許多類型的線性系統都可以滿足這三個标準中的兩個,但是直線電機是唯一可以同時滿足這三個條件的技術。 随着吞吐量和總擁有成本成爲技術選擇的決定性因素,技術員們越來越熟悉直線電機技術,并幫助他們從“小衆市場”發展到主流地位,以及皮帶,齒條和小齒輪,甚至滾珠絲杠。


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