從機床到傳送帶解決方案，各種工業(yè)系統(tǒng)和設(shè)備都需要直線運動。連接到合適的機械驅(qū)動部件入滾珠絲桿等的傳統(tǒng)電機通常能實現(xiàn)這種直線運動。但是，如果有一個概念可以通過使用直接驅(qū)動來提高直線運動的效率呢？

嗯，確實有。在過去的二十年里，直線電機在整個工業(yè)領(lǐng)域穩(wěn)步提升著市場份額。對于那些想了解更多信息的人，請繼續(xù)閱讀。

直線電機是如何工作的？

直線電機提供與負(fù)載的直接耦合，這種直接驅(qū)動原理依賴于使用磁力沿永磁體軌道移動線圈單元。 為了幫助可視化這種配置，想象一種電磁“齒條和小齒輪”，其中小齒輪是旋轉(zhuǎn)磁場，齒條是靜態(tài)永磁體。線圈和永磁軌道之間發(fā)生的吸引力和排斥力是產(chǎn)生所需運動的原因。

交流三相電流流過線圈以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)（也就是在直線電機的“平移”）電磁場。該電磁場與永磁體相互作用，產(chǎn)生的力最終導(dǎo)致電能高效率地轉(zhuǎn)換為線性運動的機械能。電流變化的速度控制著運動的速度，而電流的安培數(shù)決定了產(chǎn)生的推力大小。

直線電機在運行中與旋轉(zhuǎn)電機沒有什么不同，但在某種程度上可以看到旋轉(zhuǎn)電機被打開后在平面上展開。具有永磁體的轉(zhuǎn)子實際上成為直線電機的靜止部分，而定子（帶有線圈繞組）則成為運動部分。

三分鐘視頻了解直線電機如何工作：

直線電機主要優(yōu)勢：

直線電機的主要優(yōu)勢之一是消除了傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機的“彈性”傳動部件，例如齒輪箱和聯(lián)軸器，這些部件可能導(dǎo)致間隙和運動/共振誤差等問題。因此，直線電機的運動系統(tǒng)的帶寬和剛度可以更高，從而支持更好的可重復(fù)性和準(zhǔn)確性。

另一個顯著的好處是消除了對運動傳動系統(tǒng)的需求，例如滾珠絲杠、皮帶和滑輪、蝸輪驅(qū)動以及齒條和小齒輪系統(tǒng)，傳統(tǒng)電機需要這些額外的輔助件來將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動。因此，直線電機即使在高速下也能提供更高的效率和位置精度，同時實現(xiàn)非常平滑的速度調(diào)節(jié)。

與有刷電機相比，直接驅(qū)動中的運動部件之間不發(fā)生接觸。由于沒有機械磨損，機器用戶享有卓越的可靠性和使用壽命。與傳統(tǒng)解決方案相比，TCO（總擁有成本）也有所降低。

另一個重要的考慮因素是空間。由于直線電機的運動部分直接與負(fù)載耦合，因此可以節(jié)省空間并簡化機器設(shè)計，這對系統(tǒng)設(shè)計人員和用戶來說都是一大優(yōu)勢。

選型的主要參數(shù)：

在為特定應(yīng)用選擇直線電機時，需要牢記許多因素，包括機器或系統(tǒng)的動態(tài)性能要求。諸如占空比、峰值力和最大速度等工藝參數(shù)通常會受到關(guān)注。

有兩種主要類型的直線電機可供選擇。任何需要非常精確的運動或非常高的加速度的輕負(fù)載應(yīng)用優(yōu)先選擇無鐵芯直線電機。然而，對于需要高占空比的應(yīng)用，有鐵芯直線電機會產(chǎn)生更大的連續(xù)力。

有鐵芯直線電機：

有鐵芯直線電機的設(shè)計將線圈繞組安裝在鐵疊片堆內(nèi)，以放大產(chǎn)生的電磁通量。這種直線電機的尺寸提供了極高的連續(xù)力和良好的散熱性，使其成為涉及大負(fù)載的應(yīng)用的理想選擇，常用于機床中，例如執(zhí)行銑削、車削、壓制、成型和激光切割操作的機床，以及紡織生產(chǎn)機械。

許多工程師都覺得有鐵芯直線電機有一個缺點是齒槽效應(yīng)，不同于傳統(tǒng)電機，直線電機的齒槽效應(yīng)，是由于（通過永磁體）對磁性材料（如鐵）產(chǎn)生波動的吸引力而發(fā)生的。電機必須改變其推力以克服這些位置，從而導(dǎo)致不順暢的“齒槽”運動。

然而，現(xiàn)代解決方案及其優(yōu)化的鐵芯設(shè)計大大改善了這一歷史問題，以提供低齒槽效應(yīng)。例如，一些直線電機的磁鐵與運動方向不正交，而是設(shè)置了一個小傾斜角，這有助于使運動充分平滑，以應(yīng)對大量常見的工業(yè)應(yīng)用。

無鐵芯直線電機

在無鐵芯直線電機中，線圈單元和磁軌之間沒有吸引力或齒槽效應(yīng)。因此，無鐵芯變體可以提供無波動力、高精度、恒定線性力以及高速度和加速度。此外，在 95% 的情況下，無鐵芯直線電機通過移動較輕的線圈單元來工作，這有助于實現(xiàn)更高的動態(tài)運動和恒定速度。無鐵芯變體的極薄形狀也很有好處，因為它為機器制造商提供了靈活的安裝選項。

這種直線電機的潛在應(yīng)用廣泛而多樣，本質(zhì)上是任何以高速和高精度移動小質(zhì)量的機器或系統(tǒng)都可以使用，例如半導(dǎo)體制造解決方案、測試機器、顯微鏡或檢查臺，以及用于醫(yī)療或生命科學(xué)實驗室的自動化設(shè)備等。

結(jié)論

近年來直線電機的使用率飆升的原因有很多。這種類型的電機不僅可以在很大速度范圍內(nèi)提供強大的力，而且它在更廣泛的尺寸范圍內(nèi)，使其很容易適應(yīng)大多數(shù)應(yīng)用，選擇直線電機將為機床制造商和其他用戶提供高效且有效的無齒輪組件。

對于與特定應(yīng)用場景內(nèi)直線電機選擇建議，請聯(lián)系德瑪特客服，我們將提供完整系統(tǒng)集成解決方案。這個因素很重要，因為機器制造商不僅要考慮直線電機，還要考慮直線編碼器（用于反饋）和伺服驅(qū)動器，它們應(yīng)該具有相同的高規(guī)格水平，以確保精確、平穩(wěn)的運動。