Лінійні двигуни забезпечують неперевершену продуктивність, тому вони досягають успіху в медичному обладнанні, промисловій автоматизації, упаковці та виробництві напівпровідників. Більше того, нові лінійні двигуни враховують вартість, тепло та складність інтеграції ранніх версій. Для огляду, лінійні двигуни включають котушку (первинну частину або примус) і нерухому платформу, яку іноді називають плитою або вторинною. Підтипів багато, але два найпоширеніші для автоматизації — безщіточні лінійні двигуни ironcore та беззалізні лінійні двигуни.

Лінійні двигуни, як правило, перевершують механічні приводи. Вони мають необмежену довжину. Без еластичності та люфту механічних налаштувань точність і повторюваність високі й залишаються такими протягом усього терміну служби машини. Насправді обслуговування потребують лише напрямні підшипники лінійного двигуна; всі інші субкомпоненти не зношуються.

У чому перевага лінійних двигунів ironcore
Лінійні двигуни Ironcore мають первинні котушки навколо залізного сердечника. Вторинний, як правило, є нерухомою магнітною доріжкою. Лінійні двигуни Ironcore добре працюють у лиття під тиском, верстатах і пресах, оскільки вони видають високу безперервну силу. Одне застереження полягає в тому, що лінійні двигуни ironcore можуть гальмувати, оскільки магнітне тягування вторинної обмотки первинної обмотки змінюється, коли вона перетинає магнітну доріжку. Тут винна сила фіксації. Виробники вирішують зубчастість декількома способами, але це проблематично там, де головною метою є гладкі штрихи.

Незважаючи на це, переваги лінійного двигуна ironcore повні. Сильніший магнітний зв’язок (між магнітами залізного сердечника та статора) забезпечує високу щільність сили. Отже, лінійні двигуни ironcore мають вищу потужність, ніж аналогічні лінійні двигуни без заліза. Крім того, ці двигуни розсіюють багато тепла, оскільки залізний сердечник відводить тепло, що виділяється котушкою під час роботи, зменшуючи термічний опір котушки до навколишнього середовища краще, ніж двигуни без заліза. Нарешті, ці двигуни легко інтегрувати, оскільки прискорювач і статор стоять прямо один перед одним.

Беззалізні лінійні двигуни для швидкого ходу
Лінійні двигуни без заліза не містять заліза в первинній частині, тому вони легші, щоб видавати більш динамічний рух. Котушки вбудовані в епоксидну пластину. Більшість беззалізних лінійних двигунів мають U-подібні гусениці, вистелені на внутрішніх поверхнях магнітами. Накопичення тепла може обмежити силу тяги меншою, ніж у порівнянних двигунів ironcore, але деякі виробники вирішують цю проблему за допомогою інноваційного каналу та основної геометрії.

Короткий час застигання додатково покращує динаміку беззалізних лінійних двигунів, щоб робити швидкі та точні рухи. Відсутність внутрішніх сил тяжіння між основним і вторинним елементами означає, що беззалізні лінійні двигуни легше зібрати, ніж двигуни із залізним сердечником. Крім того, їх опорні підшипники не схильні до магнітних сил, тому зазвичай служать довше.

Зверніть увагу, що лінійні двигуни мають проблеми на вертикальних осях і в суворих умовах. Це тому, що без певного гальмування чи противаги лінійні двигуни (які за своєю суттю є безконтактними) дозволяють навантаженням падати під час вимкнення живлення.

Крім того, у деяких суворих умовах може утворюватися пил і стружка, які прилипають до лінійних двигунів, особливо під час обробки металевих частин. Тут найбільш вразливі лінійні двигуни ironcore (і їх заповнена магнітом гусениця). Деякі приводи містять лінійні двигуни із залізним сердечником або без заліза та пилонепроникну конструкцію для роботи в таких середовищах. Останнє усуває проблеми, пов'язані з сильфонами, які традиційно захищають лінійні осі.

Коли вибирати інтегровані приводи з лінійним двигуном
Природа прямого приводу приводів з лінійним двигуном підвищує продуктивність і динаміку системи для безлічі промислових застосувань. Деякі приводи на основі лінійних двигунів також включають кодери для зворотного зв’язку за положенням, щоб зробити лінійні двигуни простими у використанні, навіть порівняно з системами на основі ременів і кулькових гвинтів. Деякі з цих приводів тісно інтегрують лінійний двигун, направляючу та оптичний (або магнітний) кодер для подальшого підвищення щільності потужності.

Енкодер у деяких приводах встановлюється горизонтально, тому на його положення не впливає зовнішній вплив. Деякі такі пристрої можуть працювати до 6 м/с з прискоренням до 60 м/с2 за допомогою входу 230 В змінного струму. Можливі модулі з ходом понад два метри. Стандартні пропозиції зазвичай включають магнітний кодер для зворотного зв’язку позиції, хоча доступні оптичні кодери для вищої точності. Інші варіанти включають налаштування з кількома повзунками, а також повні XY та портальні системи.

Порівняно з традиційними кульково-гвинтовими модулями приводи на основі лінійного двигуна пропонують кращу точність і швидкість — навіть за багатьох умов вихідної тяги — завдяки прямому приводу. Більш тісна інтеграція також підвищує продуктивність і надійність. Деякі такі приводи містять сам лінійний двигун, основу та широку лінійну напрямну, що підтримує алюмінієвий повзунок, і оптичну шкалу для зворотного зв’язку позиції. Там, де лінійний двигун не має заліза, він може поєднуватися з алюмінієвим повзунком, щоб утворити легку конструкцію, яка швидко прискорюється.

Деякі компактні приводи з лінійним двигуном також містять повзуни з вбудованими мастильними накладками для екологічно чистого змащування. Тут каретка закінчується герметично закритими мастильними інжекторами для подачі мастила доріжки кочення через циркуляцію сталевих кульок. У деяких випадках додаткові мастильні подушечки додають мастило для тривалої роботи з меншим обслуговуванням, особливо на осях, які роблять короткий хід.

Беззалізні лінійні двигуни всередині деяких приводів також не мають зубців, тому вісь може здійснювати стабільні рухи під час повільного або швидкого руху. У деяких конструкціях повторюваність за допомогою оптичного лінійного кодера становить 2 мм. Деякі приводи доступні навіть із ходом від 152 до 1490 мм із прямолінійністю від 6 до 30 мм.

Особливий приклад: програми для чистих приміщень
Останнім варіантом, особливо придатним для застосувань із короткими ходами та високою частотою циклів, є приводи з лінійним двигуном, у яких рухомими частинами є магніти та рейка. Тут немає проблем із переміщенням кабелів, що спричиняє відключення. Також немає проблем із запиленим середовищем. Фактично, приводи добре працюють у вакуумних середовищах і чистих приміщеннях. Це тому, що змійовики закріплені, тому тепло легко розсіюється до монтажних конструкцій. Деякі такі приводи з лінійним двигуном видають безперервну силу до 94,2 або 188,3 Н і пікову силу до 242,1 або 484,2 Н — приймаючи безперервний струм 3,5, 7 або 14 А залежно від версії. Штрихи досягають 430 мм.

Параметри для визначення ступенів лінійного двигуна
Визначаючи приводи або ступені на основі лінійних двигунів, враховуйте такі критерії для кожної частини профілю руху конструкції:

• Що таке відома умова руху?
• Яка маса вантажу, маса системи, ефективний хід, час руху та час перебування?
• Який стан диска, максимальна вихідна напруга, безперервний і піковий струм?
• Яка роздільна здатність кодера потрібна для налаштування? Він має бути аналоговим чи цифровим?
• У якому робочому середовищі працюватиме актуатор або сцена? Якою буде температура в кімнаті? Чи працюватиме машина в умовах вакууму чи чистого приміщення?
• Які вимоги програми до точності руху та точності позиціонування?
• Чи переміщуватиме вантаж горизонтально, вертикально або під кутом лінійний привод або ступінь? Чи монтуватиметься пристрій на стіні? Чи обмежений простір?

Відповіді на ці запитання допоможуть інженерам-конструкторам визначити найбільш відповідну ітерацію лінійного двигуна для даної частини машини.