Понимание линейных моторов: от электрической энергии к точному линейному движению

Что такое линейный мотор?

В металлообрабатывающей промышленности линейный мотор по определению — это электрический мотор, у которого статор и ротор размотаны, поэтому вместо выделения крутящего момента (т.е. вращения) линейный мотор может излучать линейную силу вдоль своей длины. Важно, хотя сила линейна, линейные моторы не всегда линейны.

Развитие

Развитие линейных моторов можно проследить до 1840-х годов в Великобритании. В практических применениях существует выполнимая линейная асинхронная мотор, используемая для привода поездов и лифтов в США. Позже немецкий инженер построил рабочую модель в 1930-х годах. Затем в конце 1940-х годов была построена первая полноразмерная рабочая модель.

За примерно столетие развитие линейных моторов началось с концепции, затем продвигалось многими талантливыми изобретателями и инженерами в истории, и затем применялось в промышленности. Эти линейные моторы — все низкоускоренные линейные моторы.

Сравнение с концепцией BLDC моторов

Другой распространенный тип, сравниваемый с линейными моторами — BLDC моторы. BLDC мотор — это синхронный мотор, приводящийся постоянным током через инвертор, который выдает переменный ток для возбуждения каждой фазы мотора через контроллер замкнутого цикла. Одновременно контроллер обеспечивает импульсы тока к обмоткам мотора для контроля крутящего момента и скорости мотора. В общем, структура бесщеточного мотора похожа на синхронный мотор с постоянными магнитами (PMSM для краткости), и первый может рассматриваться как переключаемый реляктивный мотор или асинхронный мотор, но не синхронный мотор.

Преимущества BLDC

Касательно преимуществ бесщеточных моторов по сравнению со щеточными, первый дизайн имеет более высокое соотношение мощности к весу, более высокую скорость, лучший электронный контроль и более низкие затраты на обслуживание. Основываясь на этих преимуществах, бесщеточные двигатели постоянного тока широко используются во многих научных приложениях. Например, сервоприводы бесщеточные (DC и AC) обычно используются в робототехнике.

Недавно AC сервоприводы также широко используются, потому что контроль становится легче, чем раньше, и все еще могут выдерживать более высокий крутящий момент. С введением BLDC моторов, промышленные манипуляторы теперь могут перемещать тяжелые предметы с высокой точностью, но по более низкой стоимости, чем другие альтернативные решения. Поэтому в промышленной сфере многие роботизированные руки оснащены бесщеточными двигателями постоянного тока, обеспечивая лучшее качество выхода для производственной линии. BLDC моторы могут использоваться в более широком спектре промышленных областей, и роботизированные руки — лишь один из них.

Использование BLDC мотора в линейных моторах

Линейные моторы — это устройства, которые могут производить линейное движение без передаточной системы. Конвенциональные передаточные системы требуют многих компонентов, таких как зубчатые рейки и шестерни, шаровые и винтовые валки, кулачки и т.д.

В вращательном моторе все вышеперечисленные компоненты необходимы. Технический дизайн бесщеточного линейного мотора постоянного тока — это щелевой статор с магнитными зубами и движущийся актуатор. Актуаторы обычно имеют постоянные магниты и катушки обмотки. Для получения линейного движения контроллер мотора притягивает катушки обмотки в актуаторе, что вызывает активацию магнитного поля, тем самым достигая идеального линейного эффекта.

Промышленный тренд линейных моторов

В наши дни в областях автоматизации и 3C потребительских электроприборов производители стремятся приобретать центры обработки с роботизированной рукой для достижения более широкого спектра применений. Станок — самый базовый актив производителя и играет жизненно важную роль в определении качества выхода. Линейные моторы, роботизированная рука и другое автоматизированное оборудование на станке могут принести более высокую производительность и эффективность.

BLDC выделяется

После изобретения центра обработки и программной системы управления (ЧПУ, компьютерное числовое управление), стандарты обработки стали строже, чем раньше. Помимо центров обработки с ЧПУ, есть токарные центры с ЧПУ, фрезерные станки с ЧПУ, центры нарезания резьбы и фрезерования с ЧПУ, сверлильно-фрезерные станки с ЧПУ и другие кастомизированные машины, которые могут быть интегрированы с автоматизированными системами или полуавтоматическими системами.