Линейные двигатели могут достигать высоких скоростей ускорения и длинных длины движения с хорошими силами тяги и чрезвычайно высокой точностью позиционирования, в то время как другие механизмы привода, такие как ремни, винты или стойки и шестерни, должны пожертвовать, по крайней мере, одним из этих требований, чтобы достичь других. Вот почему линейные двигатели являются предпочтительным выбором для очень динамичных приложений, таких как метрология и производство полупроводников.

Фактически, основываясь на их спецификациях производительности, линейные двигатели, по -видимому, являются идеальным решением для удовлетворения конкурирующих требований, часто встречающихся в линейных приложениях движения. Но это поднимает вопрос: «Почему линейные двигатели более широко используются?»

Чтобы понять, почему скорость принятия линейных двигателей все еще отстает от других технологий привода, таких как ремни, винты или приводы стойки и шестерни, - давайте посмотрим на некоторые преимущества и недостатки линейных моторных конструкций.

Генерация тепла и рассеяние

При размере и выборе двигателя - будь то вращающийся или линейный - одним из основных соображений является тепло. Фактически, крутящий момент (или силу) в зависимости от скорости, которые изображают непрерывные и прерывистые рабочие диапазоны для заданной комбинации привода, основаны на способности двигателя рассеивать тепло в указанных условиях эксплуатации.

Выработка тепла может быть еще более проблематичной для линейных двигателей, чем для вращающихся двигателей, поскольку нагрузка установлена ​​на форра, который содержит моторные обмотки. (В некоторых линейных моторных конструкциях нагрузка может быть установлена ​​на магнитную дорожку, хотя это может быть возможным только для коротких ударов.) И в линейных моторах без железа обмотки инкапсулируются в эпоксидной смоле, которая не рассеивает тепло, как металлы, такие как железо или алюминий.

Это означает, что тепло легко переносится на нагрузку и окружающие компоненты, вызывая тепловое расширение, деградацию или, в крайних случаях, повреждения или отказа. Даже если нагрузка не затронута, наращивание тепла может уменьшить непрерывную выходную сигналу двигателя. Чтобы бороться с этим, некоторые приложения требуют принудительного воздуха или жидкого охлаждения, что увеличивает стоимость, след и сложность.

Защита от загрязнения

Из-за их открытой конструкции и открытых магнитов, плоских линейных двигателей железной ядра и U-канала без железных конструкций могут быть трудно защитить от загрязнения. В то время как поддерживающие линейные направляющие могут быть защищены различными готовыми уплотнениями и скребками, открытые магниты линейного двигателя могут привлекать железные частицы из обработки или просто от загрязнения в воздухе, часто встречающемся в производственных и заводских средах. И загрязнение жидкостью может повредить чувствительной электронике или мешать системам обратной связи.

Конечно, крышки и внешние конструкции могут быть разработаны для защиты от загрязнения, но они могут затруднить точку мотора, чтобы рассеять тепло, усугубляя проблемы, связанные с нагреванием, описанные выше.

Компенсация вибрации и колебаний

Одним из ключевых точек продажи линейного двигателя является то, что он устраняет необходимость в компонентах механической передачи мощности, таких как винты, ремни, коробки передач и муфты - между двигателем и нагрузкой. Это означает, что линейные двигатели не страдают от последствий обратной реакции, намотчиков и соответствия, что является основным фактором в их способности достичь очень высокой точности позиционирования и выполнять очень динамические движения с быстрым ускорением и скоростью замедления.

Но компоненты механической передачи могут быть полезны в системе движения, предоставляя механизм демпфирования для колебаний и ослабления нарушений, таких как реакции от сил обработки или вибрации, вызванные движением нагрузки. И без этого «встроенного» эффекта демпфирования колебания и вибрации могут помешать линейным двигателям достичь желаемой точности позиционирования или времени оседания.

Чтобы система может реагировать на поправку и внести поправки на влияние этих неоспоримых вибраций и колебаний, линейные моторные системы часто требуют более высокой частоты, положения и тока (силовой) петлей управления и более высокой полосы пропускания петли тока. Система обратной связи положения - обычно оптический или магнитный линейный энкодер - также должна иметь более высокое разрешение, чтобы контроллер мог более точно отслеживать положение двигателя и нагрузки. Даже машинная рама или опорная структура должны быть достаточно жесткими (с высокой естественной частотой), чтобы оставаться относительно неуязкими к ударам и вибрациям и противостоять силам, генерируемым линейным двигателем.

Другими словами, поскольку существует меньше компонентов, которые помогут компенсировать вибрации и нарушения, обратная связь и петли управления должны быть в состоянии общаться быстрее и точнее, чтобы система для достижения динамической, высокой точной производительности.

Первоначальная стоимость по сравнению с общей стоимостью владения

И, наконец, одним из ключевых ограничивающих факторов для широкого распространения линейных двигателей остается первоначальная стоимость. Несмотря на множество сравнений, которые демонстрируют более низкую общую стоимость собственности (TCO) линейных моторных решений по сравнению с традиционными ремнями, винтами или решетками и шестерницей в некоторых приложениях, затраты на линейную моторную систему до сих пор остаются препятствием для принятия для инженеров и дизайнеров, которым задается соответствие спецификациям производительности в рамках ограниченного бюджета. Показательный пример: для применений с очень длинной длиной перемещения-одной из областей, где линейные моторные решения преуспевают-стоимость магнитов и линейных энкодеров высокого разрешения для удовлетворения требований к путешествиям, могут измерить линейное моторное решение.

Нетрадиционные применения способствуют росту линейных моторных показателей.

Несмотря на потенциальные трудности, связанные с выработкой тепла, защиту от загрязнения, контроля с высокой пропускной способностью и стоимость, скорость принятия линейных двигателей растет. Когда-то рассматриваемые как нишевые решения для полупроводниковых, метрологии и тяжелых приложений для обработки, железные ядра, без железа и трубчатых линейных двигателей теперь используются в приложениях для автомобилей, продуктов питания и печати, а также для печати, где движения могут быть не столь сложными или требованиями точности, как требования, но если выгоды от меньшего количества компонентов, меньше, и более высокие кносы, просто определяют дополнительные затраты и дизайны.