直线伺服电动机

时间:2008-12-09

  直线电动机是一种把电能直接转换成直线运动的机械能,而不需要任何中间转换传动的驱动装置。它具有传统电动机驱动的机电设备所不能达到的高效节能、高的特点。它能够有效地克服使用传统旋转电动机时,机械转换机构固有的传动链条体积大、效率低、能耗高、差、污染环境等缺点。

  直线伺服电动机可以认为是旋转电动机在结构方面的一种变形,它是将传统圆筒型电动机的定于剖开拉直,变定子永磁铁的封闭磁场为开放磁场,并根据不同行程的需求拼接而成,而动子(运动部)线圈的缠绕方式发生变化。在电动机动子的三相绕组中通入三相对称正弦电流后,产生气隙磁场,其气隙磁场的分布情况与旋转电动机相似,是沿展开的直线方向呈正弦波分布的。当三相电流随时间变化时,气隙磁场按定向相序沿直线移动,是平移的,称为行波磁场。当动子(运动部)线圈的电流和气隙磁场相互作用便产生了电磁推力时,由于定子是固定不动的,动子就顺着行波磁场运动的方向做直线运动。

  直线电动机主要应用于3个方面:一是应用于自动控制系统,这类应用场合比较多;二是作为长期连续运行的驱动电动机;三是应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。

  下面简单介绍目前贴片行业常用的两种直线电动机。

  (1)定子永磁铁直线电动机

  简化结构如图1所示,实物图如图2所示。


  图1 简化结构图


  图2 实物图

  特点:
  ①成本高;
  ②提供持续的推力而不受动子位置的影响;
  ③高效率,低噪声;
  ④高推重比。
  应用代表:环球仪器(5588)、西门子、松下和HITACH等。

  (2)VRM直线电动机

  图3是环球仪器VRM电动机实物图。

  图3 环球仪器VRM电动机实物图

  VRM电动机的定子采用的是硅钢叠片(如图4所示),动子由两片“C”型磁铁组成。


  图4 采用硅钢叠片的定子

  特点:
  ①成本低;
  ②提供持续的推力而不受动子位置的影响:
  ③高效率,散热快,低噪声;
  ④体积大,高推重比,能驱动很大的负荷。
  应用代表:环球仪器Genesis系列。

  (3)直线电动机特点

  总体上讲,直线电动机与旋转电动机相比,主要有如下几个特点。

  ①结构简单:由于直线电动机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置(如滚珠丝杆、同步带/带轮和联轴器),因而使得系统本身的结构大为简化,重量和体积大为下降,如定子永磁铁直线电动机。

  ②定位高:在需要直线运动的地方,直线电动机可以实现直接传动,因而可以消除中间环节所带来的各种定位误差,故定位高,采用伺服控制时,便可大大地提高整个系统的定位。

  ③反应速度快,灵敏度高,随动性好:直线电动机容易做到其动子用磁悬浮支撑,因而使得动子和定子之间始终保持一定的空气隙而不接触,这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力,因而大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性。

  ④工作安全可靠,寿命长:直线电动机可以实现无接触传递力,机械摩擦损耗几乎为零,所以故障少,免维修,因而工作安全可靠,寿命长。

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