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直线电机选择U形槽类型、平板式、圆筒式、音圈式还是超生波压电陶瓷式的合适?
来源: | 作者:suctech | 发布时间: 3011天前 | 2539 次浏览 | 分享到:

一般我们建议采用U形槽式的无铁芯直线电机,因为其整体高度较低,可达20mm以内,和导轨组合设计灵活,行程任意,磁场空间利用率最高,上下贯穿磁通的线性最好,电机定位准确度和运动的均匀性也最好。它上下两排磁板并列铺贴,可以很长行程,NS极正面相对,磁路分布理想漏磁较少,因而其U槽直线电机的单位体积的推力较大,且在正常水平安装或开口朝下安装时不容易掉入感磁性材料,如加工铁削、螺钉垫片等。当然其散热性能稍差,特别是在大负荷高速连续运行时,因此通常采用水冷式散热结构。但对于大多数超高精度高速应用情况下,动子在定子磁板间的往复运行起到了自然冷却的效果,无需额外考虑。

平板式直线电机是单面铺贴磁板,磁场为圆弧形发散,因此漏磁较多。但其动子形式多样受局限小,可以灵活安排有铁芯或者无铁芯的动子,但也容易受灰尘和铁屑杂件等影响,其特点是导轨设计灵活,可以顶置或侧置,特别是对于气浮式平台安排比较合理,并能实现较大负载推力的直线运动。

圆筒式直线电机是动子圆筒在一根连续灌装若干NS极的磁棒上运动,或者固定UVW动子绕组,让定子磁棒做相对运动。圆筒式电机其紧凑性较好,但其空间利用率没有前两种高,两端增加直线轴承后即可形成直线运动,特别适合圆筒形安装空间的应用,如组合设计成直线电机电动缸、圆筒式直线电机总成,高速振动台动力源。其磁棒由于只能两端固定因此行程长度受限制,毕竟过长的磁棒会弯曲并导致动子和磁棒碰触,短行程垂直运动应用还是一个比较好的选择。

直线或圆弧形运动的音圈直线电机由于没有机械和电子换向问题,因此可靠性很高,驱动电路简单,加速度也很高,但一般适合行程较短的应用,如高频率往复振动类设备。音圈直线电机的优势是速度响应高,结构紧凑简单,成本也相对较低,目前已大量使用于磁硬盘寻道和数码相机的调焦应用上。但由于工业级产品的生产规模和工艺所限,现在其成本仍然较高。

超声波压电陶瓷电机分为直线和旋转型两类,由于其动作能量不是通过电磁转换得到,而是依靠陶瓷体的压电效应产生震动并转为可控的摩擦力得到,因此可以用于某些特殊场合如对磁场敏感的电子仪器和医疗设备应用。同时,超声波电机在没有高频激振谐振信号的情况下天然就处于制动状态,因此对于需要制动器的应用则大大简化了驱动源结构。另外,直线型压电陶瓷电机一般也是用于短行程应用,虽然配合位置反馈单元也可以做定位,但由于目前还无法对高频超声波的控制模式建立准确地数学物理模型,因此不能建立像其他伺服控制那样位置命令脉冲和动作角度或距离的一一对应的线性关系,其动态过程无法准确数字化,不适合用于需要实时多位置曲线运动并准确分度定位和多轴协同工作的应用。