Экономичное приложение для вашего собственного дизайна.

Хотя линейные двигатели без железа используются в полупроводниковых и электронных приложениях уже более десятилетия, многие проектировщики и OEM-производители по-прежнему рассматривают их как «нишевые» продукты. Но восприятие линейных двигателей как дорогостоящего решения для уникальных приложений постепенно меняется, поскольку все больше отраслей промышленности принимают их в качестве замены шарико-винтовым передачам в приложениях упаковки, сборки и загрузки деталей. И хотя стоимость технологии линейных двигателей снизилась за последнее десятилетие, выбор между линейным двигателем и шарико-винтовой передачей должен учитывать как требования к производительности приложения, так и общую стоимость владения в течение срока службы машины или системы. Ниже приведены некоторые ключевые параметры, которые следует учитывать при сравнении и выборе между шарико-винтовыми и линейными двигателями.

Где линейные двигатели преуспевают

Линейный двигатель по сути является «развернутым» серводвигателем, где ротор с постоянными магнитами становится неподвижной частью (также называемой вторичной), а статор становится подвижной частью (также называемой первичной, или силовой), с катушками, залитыми эпоксидной смолой. Наиболее признанным преимуществом линейных двигателей является отсутствие подвижных частей, что позволяет им достигать гораздо более высокой точности позиционирования и повторяемости, чем шариковые винты. Еще одно преимущество в точности позиционирования обеспечивается энкодером. В то время как шариковые винты обычно используют вращающийся энкодер, установленный на двигателе для обратной связи по позиционированию, линейные двигатели используют магнитную или оптическую линейную шкалу для обратной связи по положению. Линейная шкала измеряет положение при нагрузке, что дает более точное считывание фактического положения. Для очень высокоточных приложений эта более точная обратная связь по положению может означать разницу между деталью, которая соответствует спецификации, и той, которая требует доработки или брака.

Роторно-линейный двигатель

В предыдущей статье мы обсуждали компромисс между скоростью и расстоянием перемещения в приложениях с шарико-винтовой передачей. Это еще одна область, где линейные двигатели обеспечивают преимущество. Допустимая длина перемещения линейных двигателей теоретически не ограничена, при этом другие компоненты системы — линейные подшипники, кабельная разводка и энкодеры — диктуют максимальное перемещение. Аналогично, максимальная скорость и ускорение линейных двигателей намного выше, чем у шарико-винтовых передач, с типичными показателями скорости до 10 м/с и ускорения 10 g, при условии, что другие компоненты системы правильно подобраны по размеру, чтобы соответствовать этим характеристикам. Несмотря на ограничения, накладываемые другими компонентами системы, линейные двигатели по-прежнему превосходят шарико-винтовые передачи в приложениях, где требуется как большая длина перемещения, так и высокая скорость. Они также имеют преимущество в том, что позволяют использовать независимо управляемые каретки (первичные) на той же вторичной детали. Это особенно полезно в некоторых упаковочных приложениях, где упаковываемый материал необходимо сжать перед тем, как вставить его в упаковочную среду (например, подгузники, упакованные в полиэтиленовый пакет).

Факторы общей стоимости владения

Техническое обслуживание и надежность являются важными критериями в анализе общей стоимости владения, и линейные двигатели предлагают несколько преимуществ в течение срока службы системы. Во-первых, поскольку они не содержат механических движущихся частей, сами линейные двигатели не требуют технического обслуживания. Только линейные опорные подшипники требуют периодической смазки, и многие подшипники теперь предлагаются с опциями «долгосрочной» смазки или «смазки на весь срок службы». Отсутствие движущихся частей в системе привода также повышает надежность, поскольку нет тел качения, дорожек качения подшипников или уплотнений, которые со временем изнашиваются и требуют замены.

В любой линейной системе важно учитывать окружающую среду и необходимость в уплотнениях и защитных кожухах. Линейные двигатели не являются исключением, поскольку их может быть сложнее закрыть и защитить, чем традиционные шарико-винтовые узлы. Однако во многих случаях, если линейные подшипники надлежащим образом герметизированы для рабочей среды, линейные двигатели могут выдерживать более агрессивные загрязнения, чем шарико-винтовые узлы.

Для линейных двигателей более критическим фактором окружающей среды является температура. Поскольку эпоксидная смола, используемая для инкапсуляции катушек в линейном двигателе без железа, не рассеивает тепло, может потребоваться охлаждение — либо с помощью принудительного воздуха, либо водой — для поддержания приемлемой рабочей температуры как для двигателя, так и для монтажной конструкции. Некоторые производители используют эпоксидные смолы с высокой способностью рассеивания тепла, но важно проверить теплоотдачу двигателя и влияние температуры на доступную силу двигателя.

Все больше отраслей и приложений требуют большой длины хода, высоких скоростей и высокой точности позиционирования. Хотя многие типы линейных систем могут соответствовать двум из этих трех критериев, линейные двигатели являются единственной технологией, которая может обеспечить все три без компромиссов. Поскольку производительность и общая стоимость владения становятся решающими факторами при выборе технологии, проектировщики и OEM-производители все больше знакомятся с технологиями линейных двигателей и помогают им перейти от «нишевого» к статусу основного направления, наряду с ремнями, реечными передачами и даже шариковыми винтами.