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直线电机

力与方向的完美结合:FAULHABER直线电机

直线电机产生直线运动,即其力量沿直线施加。FAULHABER直线电机以高速、高效和灵活的方式产生直线运动,具有极高的重复精度。它们适用于组件在直轴上连续高速移动或施加指定压力的任务。

FAULHABER 直线直流伺服电机产品组合的选择
主要参数
长度:
33 ... 85.5 mm
宽度:
8 ... 20 mm
最大行程:
15 ... 220 mm
最高速度:
1.8 ... 3.4 m/s
连续推力:
1.03 ... 9.2 N
动态特性好
力能指标高
无静态驻留推力
非磁性金属材料外壳
结构紧凑、坚固耐用
免润滑维护
安装快捷、使用方便

什么是直线电机?

传统的电机通过旋转运动产生力,其转子和定子呈圆形或圆环状排列。与之不同的是,直线电机的运动部件是一个动子,而不是一个转子。直线电机的动子和定子就像是将旋转电机“展开”成直线状,然后在同一平面上紧密排列。因此,直线电机在直线上产生转矩,动子沿着一个轴来回移动。

FAULHABER直线电机的设计原理是什么?

在直线电机内,绕组一般既可以是定子也可以是转子。而永磁体则作为相应的配对部件。然而,在FAULHABER直线电机中,钕永磁体始终安置在动子内,而线圈仅作为定子。这种设计使得电机体积非常小巧,同时能产生很高的转矩。

直线电机的长方形绕组采用自承式设计,不需要铁芯,因此避免了齿槽转矩的产生。绕组巧妙地分为三个电气隔离的部分,并在内部设有空腔。动子杆在这个空腔内移动,两个组件之间只有一个微小的气隙。在动子中,多个磁铁以杆状紧密粘合在一起,相邻磁铁的磁极相互对应(南-南,北-北)。

动子是直线电机的唯一运动部件。定子两端分别配有一个由耐磨聚合物制成的套筒轴承,这种轴承无需润滑。这种设计使得FAULHABER直线电机具有超长的使用寿命:根据应用中移动负载的类型,它们可以执行数百万至数亿次循环。

FAULHABER直线电机如何工作?

直线电机的工作原理与无刷电机相似。然而,在直线电机中,导电绕组和永磁动子(而非转子)是沿直线排列的,而不是圆形布局。

与无刷电机一样,在直线电机中,控制电子设备将电流引导至绕组的各个部分,从而产生移动磁场。这个磁场对动子杆的磁极产生吸引和排斥力。通过这种方式,动子将移动磁场的运动转化为强大的转矩。最大型号可提供9.2 N的连续力。

三个模拟霍尔传感器用于检测动子磁铁的位置。根据这些信号,通过相位差120度的三个正弦信号来控制各部分。正弦信号可分为高达4096个增量,实现高分辨率和精确的定位。

绕组部分的换向是纯电子的。与自由移动的动子结合,实现了快速的加速和方向变化。FAULHABER直线电机的速度最高可达3.4 m/s。

FAULHABER 线性直流伺服电机

直线电机型号

有四种尺寸的电机可供选择,从33 x 8 mm到74 x 20 mm(长 x 宽),并提供多种不同的动子杆长度。在系列产品中,您可以选择15至220 mm的行程长度。如有需要,也可以定制特殊产品。

FAULHABER的运动控制器利用直线电机电路板中内置霍尔传感器的信号。对于需要正弦/余弦信号的其他运动控制器,提供电路板经过相应修改的型号。

直线电机与线性致动器:如何选择?

直线电机主要用于需要快速直线运动,而旋转电机动力不足以实现的场合。FAULHABER直线电机不仅表现出极高的动态性能,而且具有超长的无需维护的使用寿命。若这些因素是关键标准,那么通常选择直线电机将是最佳方案。

旋转电机也可以产生线性运动。其旋转力通过传动元件(如皮带、链条或丝杠)转换为线性运动。这种机构被称为线性致动器。如果需要非常高的转矩或特别高的精度,带减速箱直接驱动的线性致动器可能是适合的驱动解决方案。

直线电机的常见应用

FAULHABER直线电机具有类似于气动系统的速度和鲁棒性的同时能提供电机驱动的灵活性和可靠性。它们可用于替代气动系统进行定位任务。由于线性力与电流之间具有良好关系并且没有齿槽转矩,直线电机特别适用于光学领域之类的微定位任务。这些驱动器也非常适合用于拾取和放置应用中的直线运动。它们出色的动态性能有助于显著提高设备的处理能力,同时,超长的使用寿命则有效降低了维护成本。总体而言,这同样适用于工厂自动化、机器人、测量和测试技术等类似应用。得益于其长寿命和几乎无需维护的特点,直线电机在航空航天领域也表现出极高的适用性。

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