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    無鐵芯直線電機

    直線電機通常分為 “有鐵芯”(Ironcore)和“無鐵芯”(Ironless)兩種。今天帶給大家的是 無鐵芯直線電機。

    直驅轉臺

    無鐵芯直線電機的結構示意圖

    無鐵芯直線電機主要由幾部分組成:

    1. 定子磁軌總成 MAGNET CHANNEL ASSEMBLY

    2. 固定磁鐵塊 FIXED MAGNETS

    3. 線圈總成 COIL ASSEBMLY

    4. 霍爾元件 HALL EFFECTS


    接下來我們各個部分近距離詳解下:

    定子

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    由于定子截面是U型的,所以無鐵芯直線電機也被稱為U型軌道直線電機??梢钥吹剑?/span>

    • U型截面的外圍長條銀色部分是固定定子磁鐵用的軌道槽體總成

    • 黑色一塊塊的固定在U型槽導軌內側的是均勻排布的定子磁鐵

    通常,作為標準產品,定子磁軌總成是有不同長度的標準模塊可以選擇的,使用時,需要根據實際應用的行程長度進行組合拼接。

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    定子側面

    根據實際應用情況,定子軌道是可以按照不同方向安裝的。

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    底部安裝面

    可以看到底部安裝面密集的安裝螺孔。無論安裝方向如何,都必須通過底部安裝孔進行定子的安裝和固定。

    而且,仔細看還可以看到安裝孔是帶有螺紋的,為什么需要用螺紋固定,而不是用螺絲螺母的方式呢??聪旅孢@張圖就明白了。

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    磁鐵塊平鋪在U型槽軌道內側兩個立面上

    可以比較清楚的看到在兩側磁鐵中間留出的磁場空隙,動子總成的線圈部分需要在直線運動的整個行程中都“嵌入”在這個磁場內,與定子磁鐵相互感應產生運動力。

    由于磁軌內側是有比較強的磁力的,因此,要將螺絲刀和螺絲螺母穿過磁場進行安裝操作的難度還是很大的。這就可以解釋安裝孔需要螺紋的原因了。

    動子

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    由兩個部分組成:線圈部分(黑色)和負載固定安裝面板總成(銀色)

    動子是直線運動應用中的出力元件,購買時是有不同“力”值可以選擇的,在使用時,需要根據實際應用需要,選擇購買合適輸出力的產品。

    直驅轉臺
    線圈部分截面呈“工”字型

    主體將嵌入定子的U型槽,上面與負載安裝面板總成固定在一起。

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    動子總成的負載安裝面

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    動子線圈部分底面

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    電纜出線處

    動子總成的末端是直線電機電源進線和反饋出線。

    在動子末端的線圈和受力面的結合部,可以看到一個細長的凹槽,是直線電機反饋元件(霍爾元件)安裝的位置。此反饋信號用于驅動控制系統獲得電機的位置、速度和磁場的反饋信號,運行初始化的時候需要用到這個信號;在實際應用中,可以使用外設的直線反饋(如光柵尺等)與之配合進行運動位置控制。

    組裝

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    無鐵芯直線電機截面示意圖

    從上圖可以看到動子線圈嵌入動子U型槽的樣子。與鐵芯直線電機相比,無鐵芯直線電機的主要零件是由完全澆鑄的三相銅線圈構成的。U 型次級零件含有永久磁鐵并包圍在主要零件上。通過該結構,在主要零件和次級零件之間既不會產生引力,也不會產生鎖定力,因此力常數為直線。

    直驅轉臺

    將動子嵌入定子U型槽內的樣式

    ??這里僅僅是演示動子和定子拼裝結合在一起的樣子,在實際真實應用中,如下部分并未在這里演示:

    1. 通常需要多個定子軌道拼接在一起;

    2. 動子安裝面上通常是有負載連接的;

    3. 與定子磁軌平行,需要安裝直線導軌用于承擔負載重量;

    4. 額外可能要使用的直線測量反饋裝置。

    直驅轉臺
    借這張圖腦補下直線電機運行的樣子

    在未通電情況下,來回移動動子,并未感覺到有鎖定力,這是很明顯的無鐵芯直線電機的特點。

    雖然上面線圈部分稱為動子、下面磁鐵部分稱為定子,但在實際應用中,也可以根據情況將動子固定,而將負載固定在定子上移動。

    直驅轉臺
    動子線圈嵌入U型槽的截面示意

    在電機運行過程中,需要保證線圈總成和U型槽內側之間無接觸,且之間的間隙需要嚴格遵照手冊要求的數值范圍,而這就對直線導軌安裝的直線度和平行度有了極高的要求。之前提到的安裝孔螺紋,也是為了確保較高的安裝精度。

    直驅轉臺
    電機出線

    中間三根黑色的是電機動力,在線上有標相序(芯號),和旋轉同步電機一樣,相序不可隨意調換。

    左側粉色和灰色一對,是電機熱敏溫控反饋。

    最右側一組線,則是電機反饋信號。

    與旋轉伺服電機的預制插頭插座的方式不同,目前的直線電機出線通常采用這種散線(flying leads)的出線方式。使用時,通常需要考慮在動子和驅動器之間加裝轉接插頭,如果動子是移動的,那么在插頭和驅動器之間需要使用柔性可彎折電纜。

    最后說說無鐵芯直線電機的應用特點:

    由于無鐵芯,無鐵芯直線電機的輸出力較鐵芯直線電機小很多。一般的無鐵芯直線電機的輸出可以做到兩三千牛頓,而鐵芯直線電機則可以做到上萬牛頓。

    同樣是因為無鐵芯,重量輕,體積小,且無鎖定力,無鐵芯直線電機的運行速度比鐵芯直線電機高。

    還是因為無鐵芯,結構緊湊,安裝時不會產生鎖定力,從技術實施的角度看,比起鐵芯直線電機更容易入手。

    另外,U型槽的磁鐵布局使得電機對外部的磁場輻射量較小,因此在一些對磁場較敏感的產品制造環境比較適合使用無鐵芯直線電機。

    無鐵芯直線電機的典型應用是以能達到最大循環速度和極高精度情況下的小型工件運動控制。其主要涉及到半導體加工中以及通用自動化加工中的堆垛設備。電機的高同步性同時適合應用在測量機和試驗機上。

    點擊次數:  更新時間:2016-01-18
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