Линейный двигатель можно рассматривать как вращающийся сервоприводный двигатель, развернутый и уложенный, чтобы произвести принципиально линейное движение. Традиционный линейный привод-это механический элемент, который преобразует поворотное движение вращающегося сервопривода в прямой перемещение. Оба оба предлагают линейное движение, но с очень разными характеристиками производительности и компромиссами. Не существует превосходной или низшей технологии - выбор, которую можно использовать, зависит от приложения. Давайте поближе посмотрим.

Правило эмпиатра для линейных двигателей заключается в том, что они сияют в приложениях, требующих высокого ускорения, высоких скоростей или высокой точности. Например, в полупроводниковой метрологии, где разрешение и пропускная способность являются критическими, и даже час простоя может стоить десятки тысяч долларов, линейные двигатели обеспечивают идеальное решение. Но как насчет менее сложной ситуации?

Ранней проблемой с линейными двигателями была конкурентоспособность затрат. Линейные двигатели требуют редкозвездочных магнитов, которые представляют один из ограничительных факторов до длины инсульта. Конечно, теоретически, магниты могут быть выстроены практически бесконечно, но в действительности, вполне за исключением проблемы обеспечения достаточной жесткости на длительную длину инсульта, затраты растут, особенно для конструкций U-канала.

Железные двигатели могут генерировать ту же силу, используя меньшие магниты, чем эквивалентный бездушный конструкция, поэтому, если мышцы являются основным требованием, а спецификации производительности достаточно расслаблены, чтобы переносить некоторое нарушение силы замирания, что приводит к динамическому положению или ошибкам скорости, железомъядерный ядер может быть лучшим подходом. Если требования к производительности даже более слабые, по порядку микрон, а не нанометров, возможно, комбинация линейного привода обеспечивает наиболее подходящий компромисс - выберите линейный привод для упаковки лекарств, скажем, но линейный двигатель для секвенирования ДНК обнаружения лекарств.

Длина путешествия
Хотя существует множество исключений, оптимальная длина хода для линейных двигателей варьируется от пары миллиметров до нескольких метров. Более ниже, такая альтернатива, как изгиб, может быть более эффективной; Выше, ремни, а затем дизайны с стойкой и пиненой, вероятно, лучше ставки.

Длина инсульта линейных двигателей ограничена не только затратами и устойчивостью к монтажу, но и по проблеме управления кабелями. Для создания движения необходимо под напряжением подсасывание, что означает, что кабели силовых кабелей должны проходить вместе с полной длиной хода. Кабель с высоким содержанием флекса и сопровождающие гоночные трассы стоят дорого, и тот факт, что кабель является единственной большой точкой отказа в управлении движением в целом, еще больше усложняет проблему.

Конечно, сама природа линейных двигателей может дать умное решение этой проблемы. Там, где у нас есть эти опасения, мы установим подкладку к стационарной основе и переместят магнитную дорожку. Таким образом, все кабели приходят к стационарному подходу. Вы получаете немного меньше ускорения из данного двигателя, потому что вы не ускоряете катушку, вы ускоряете магнитную дорожку, что тяжелее. Если бы вы делали это для High G, это не было бы хорошо. Если у вас действительно нет приложения High-G, это может быть очень хороший дизайн.

Profeta цитирует линейные сервоприводы Aerotech с пиковыми силами в диапазоне от 28 до 900 фунтов, но здесь опять же, фундаментальный дизайн линейных двигателей поддается уникальным решениям, которые предлагают гораздо больше. У нас есть клиенты, которые возьмут наши самые большие линейные двигатели, объединяют шесть из них и генерируют почти 6000 фунтов силы. Вы можете поместить несколько Forcers в несколько дорожек, механически исправить их вместе, а затем поехать по их всем вместе, чтобы они действовали как один мотор; Или вы можете поместить несколько Forcers в одну и ту же магнитную дорожку и установить их к карете, удерживающей нагрузку, и рассматривать их как один двигатель.

Поскольку мы живем в реальном мире, и невозможно точно соответствовать коммутации, существует штраф за эффективность в несколько процентов, чтобы оплатить этот подход, но он все равно может привести к лучшему всестороннему решению для данного приложения.

Голова к голове
С точки зрения силы, как линейные двигатели складываются в комбинации вращающегося двигателя/линейного привода? Существует значительный компромисс сил, мы сравниваем линейный мотор с восьмиполюсным линейным двигателем шириной 4 дюйма с винтовым продуктом шириной 4 дюйма. Наш восьмиполюрный линейный двигатель имеет пиковую силу 40 фунтов (180 Н) и непрерывную силу 11 фунтов (50 Н). В этом же профиле с сервоприводом NEMA 23 и нашего винтового продукта максимальная осевая нагрузка составляет 200 фунтов, поэтому, если вы посмотрите на него таким образом, вы смотрите на непрерывную силу на 20 раз.

Фактические результаты будут варьироваться в зависимости от винтного шага, диаметра винта, катушек двигателя и конструкции двигателя, он быстро отмечает и ограничена осевыми подшипниками, поддерживающими винт. Линейный мотор железа шириной 13 дюймов в 13 дюймах может генерировать 1600 фунтов пиковой осевой силы по сравнению с 440 фунтов, предоставленным, например, винтовым продуктом шириной 6 дюймов, но количество отказанного пространства является значительным.

Перефразируя политический лозунг, это приложение, глупое. Если плотность силы является основной проблемой, то привод, вероятно, является лучшим выбором. Если приложение требует отзывчивости, например, в приложении с высоким уровнем ускорения, такого как инспекция ЖК-дисплеев, то стоит получить необходимую производительность.

Сохраняя это в чистоте
Загрязнение является основной проблемой для управления движением в производственных средах, а линейные двигатели не являются исключением. Одной большой проблемой со стандартной линейной моторной конструкцией является воздействие загрязнения, такого как твердые частицы или влажность. Это верно для дизайнов «платков» и меньшей проблемы для проектов [U-канала].

Очень сложно полностью запечатать решение. Вы не хотите находиться в среде с высокой степенью уст в среду. Если вы собираетесь положить линейный двигатель в приложение для резки водяной струи, вы должны оказать на него положительное давление и убедиться, что он хорошо защищен, потому что электроника линейного двигателя находится прямо там с приведением.

В случае конструкций U-канала, инвертирование U может минимизировать вероятность того, что частицы попадают в канал, но это создает проблемы с тепловым управлением, которые могут поставить под угрозу производительность в результате перемещения массы магнитного рельса в зависимости от перемещения массы кубика. Опять же, это компромисс, и снова приложение управляет использованием.

Это не только среда, которая может повлиять на линейный двигатель - линейный двигатель может создавать проблемы с окружающей средой. В отличие от роторных конструкций, большие магниты в линейных единицах могут нанести ущерб магнитно-чувствительной окружающей среде, например, в машинах магнитно-резонансной томографии (МРТ). Это может быть даже проблемой в более прозаическом применении, таком как резка металла. Вы получаете эти магниты с высокой силой, которые пытаются вытянуть каждый из этих металлических чипов на магнитную дорожку, поэтому линейные двигатели не будут хорошо работать в этих типах применений без надлежащей защиты.

Об этих приложениях ...
Так где же приложение сладкое место для линейных двигателей? Метрология, для начала, в таких областях, как полупроводник, светодиодный и ЖК -производство. Цифровая печать больших знаков также является растущим рынком, как и биомедицинский сектор, и даже производство небольших деталей, наши клиенты располагают парами линейных двигателей в конфигурациях гантри для задач сборки. Вы хотите получить как можно больше пропускной способности продукта, поэтому высокое ускорение и скорость, которые вы можете получить от этих двигателей, выгодно. Одна вещь, которую мы делали в последнее время, это производство топливных элементов; Резка трафарета - еще один.