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直線電機的優(yōu)缺點及應用注意事項

時間:2022-03-03 23:12:48來源:上海奧茵紳機電科技有限公司

導語:?隨著直線電機的誕生,傳統(tǒng)結構的空間被不斷擠壓,越來越多的場所被直線電機所占據(jù)。那么,是什么樣的“魅力”,能夠讓直線電機一躍成為行業(yè)的“新寵”,甚至風頭蓋過已經(jīng)在市場上叱咤多年的絲桿模組呢?

  在直線電機出現(xiàn)以前,幾乎所有的直線運動不得不通過較為復雜的傳動機構,從而實現(xiàn)直線運動的功能。隨著直線電機的誕生,傳統(tǒng)結構的空間被不斷擠壓。在一些特殊環(huán)境下,比如在負載較大,且豎直運動等的工況下, 傳統(tǒng)的直線結構(主要為絲桿模組)依然發(fā)揮著不可替代的優(yōu)異功能。除此之外,越來越多的場所被直線電機所占據(jù)。直線電機取代傳統(tǒng)機械結構,已然成為行業(yè)公認的一個趨勢,并且正在被越來越多的行業(yè)所認可。

  那么,是什么樣的“魅力”,能夠讓直線電機一躍成為行業(yè)的“新寵”,甚至風頭蓋過已經(jīng)在市場上叱咤多年的絲桿模組呢?

  直線電機的應用優(yōu)勢體現(xiàn)

  總結直線電機的應用優(yōu)勢,大致上包括以下幾點:

  (1)在機械結構方面:直線電機擁有非常簡單的機械結構,在運動過程中沒有機械接觸,傳動力是在氣隙中產生,除了直線電機導軌以外沒有任何其它的摩擦。直線電機在運動過程中也無需經(jīng)過中間轉換機構而直接產生直線運動,致使系統(tǒng)結構大大簡化的同時減少了運動慣量。

  (2)在運動控制方面:直線電機動態(tài)響應性能和定位精度大大提升,并且可以保證其可靠性。由于直線電機消除了影響精度的中間傳動環(huán)節(jié),從而使系統(tǒng)的精度幾乎完全取決于位置檢測元件,在合適的反饋裝置下甚至可達亞微米級的精度。

  (3)在運行方面:直線電機行程在理論上是不受任何限制的,且性能不會因為行程的大小改變而受到影響。

  (4)在運動平穩(wěn)方面:直線電機除了起支撐作用的直線導軌或氣浮軸承外,沒有其它機械連接或轉換裝置,從而使其在搭載高性能導軌的情況下,運行十分的平穩(wěn)。

  (5)在加速度方面:直線電機可以提供很大的加速度, 以及很寬的速度運行范圍, 其加速度最大可以做到10G,運動速度可以從每秒幾微米到數(shù)米,尤其在高速狀態(tài)下其優(yōu)勢更為顯著。

  (6)在機電維護方面:直線電機的維護簡單,由于部件少,運動時無機械接觸,從而大大降低了零部件的磨損,只需很少甚至無需維護,使用壽命更長。

  (7)在速度方面:直線電機適合高速直線運動,因為不存在離心力的約束, 普通材料亦可以達到較高的速度,通常情況下初、次級間用氣墊或磁墊保存間隙,運動時無機械接觸,運動部分也就無摩擦和噪聲,所以傳動零部件沒有磨損,可大大減小機械損耗,避免拖纜、鋼索、齒輪與皮帶輪等所造成的噪聲,從而提高整體效率。

  (8)在適應性方面:直線電機的初級鐵芯可以用環(huán)氧樹脂封成整體,具有較好的防腐、防潮性能,便于在潮濕、粉塵和有害氣體的環(huán)境中使用,而且可以設計成多種結構,滿足不同情況的需要。

直驅方案提供.png

  直線電機應用的考量要點

  直線電機擁有自身無可比擬的優(yōu)越性,但其自身的局限性存在以下缺點,從而導致在做設計選擇的時候,需要綜合考量,選擇優(yōu)等配置,需要注意的選用考量點包括:

  (1)直線電機的耗電量大,尤其在進行高荷載、高加速度的運動時,電機的瞬間電流對設備的供電系統(tǒng)會帶來沉重負荷。

  (2)直線電機振動高也是其不可忽視的一個短板, 直線電機的動態(tài)剛性極低,不能起到緩沖阻尼作用,在高速運動時容易引起設備其它部分的共振,從而影響設備整體的性能。

  (3)直線電機發(fā)熱量大,固定在工作臺底部的直線電機動子是高發(fā)熱部件,如果安裝位置不利于自然散熱, 將會對設備的恒溫控制造成很大挑戰(zhàn)。

  (4)直線電機不能自鎖緊,為了保證操作安全,直線電機驅動的運動軸,尤其是垂直運動軸,必須要額外配備鎖緊機構,增加了設備的復雜性。

  小結

  眾所周知,直線電機的主要優(yōu)點是高速度和高加速度,以機床為例,在機床加工過程中,加速度超過10m/ s2時,所節(jié)省的輔助時間,對整個加工過程的工時來說并沒有太大意義;只有在工時非常短的加工中,高加速度才有意義。也就是說,對于模具、風葉等單件復雜零件的切削加工,直線電機的優(yōu)點并不明顯。

  基于以上原因,選擇發(fā)展直線電機的設備企業(yè)都采用揚長避短的手法, 一是將直線電機應用在面向大批量生產、定位運動多、方向頻繁轉變的場合, 如汽車零部件加工機床,快速原型機及半導體生產機等;二是用于荷載低、工藝范圍大的場合,例如電加工機床、等離子切割機、水切割機等。

  奧茵紳作為日本MECHATROLINK協(xié)會、CC-LinK 協(xié)會注冊會員,依托日本十多年研發(fā)經(jīng)驗積累,在直線電機領域具有領先技術,在以上各種類型的直線電機生產, 以及應用方面具備豐富的技術經(jīng)驗,廣泛服務于各大著名企業(yè),同時,針對特殊用戶的需求,奧茵紳可提供非標設計、特殊定制等服務項目。


標簽: 直線電機

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