根据其主要部件的构造,直线电机通常分为无铁芯和铁芯两类。无铁直线电机的初级绕组是由嵌入环氧树脂制成的。在铁芯直线电机中,绕组安装在铁层压堆中。
像标准旋转电机的转子和定子一样,直线电机有一个包含绕组的主要部分和一个由磁铁制成的次要部分。零件的设计是区分无铁芯和铁芯直线电机的主要因素。
图片来源:罗克韦尔自动化公司。
对于这两种类型的电机,绕组的数量和长度决定了电机能产生多大的力,这是基于初级铁和次级永磁体之间的磁力引力,加上在绕组中产生的磁力。铁芯电机的力密度(每工作面积的力)高达非铁芯电机的两倍。这意味着,为了产生一个给定的连续力,一个无铁电机将需要两倍大的铁核心设计。
力是通过绕组的电流和初级电流密度的乘积。
F = I x B
图片来源:罗克韦尔自动化公司。
由于无铁直线电机的一次电机是嵌在树脂里的,所以主次电机之间没有磁力,它们产生的力比铁芯设计产生的力要小。对于铁芯直线电机,一次铁芯和二次永磁体之间的磁力吸引使电机产生高的力,但这种吸引力也会产生齿槽。
齿槽是当线圈的钢层与次级磁铁交叉时,电机所经历的一种滞止力。这种力降低了运动的平稳性,并且可以是显著的,使得铁芯电机不太适合需要非常平稳运动的应用。然而,一些制造商已经开发了一些方法来减少齿槽的影响,通过倾斜二级部分的磁铁,这缓解了引力的变化,因为初级运动穿过磁铁,或通过使用反馈和控制系统来补偿齿槽的影响。
除了能产生非常高的推力外,铁芯电机还能很好地散热,这部分得益于其相对开放的设计,没有封闭区域。然而,这种设计使它们容易受到污染——特别是金属碎片或薄片,它们会被永磁体吸引,从而损坏电机。另一个因素,有助于铁芯直线电机良好的散热是事实,他们的主要部分主要是金属(与环氧外壳的无铁设计),作为一个散热器。
无论无铁或铁芯,直线电机都是简单的驱动单元,必须包括某种导向机构,以创建一个工作组件。在设计使用铁芯电机的直线电机系统时,为了适当调整支承轴承的尺寸,必须考虑到主次零件之间的引力。虽然有时也使用空气轴承系统,但线性型线导轨是与直线电机一起使用的最常见的导向系统。由于空气轴承需要预紧力,线圈和磁铁之间的吸引力对使用空气轴承导轨的铁芯电机是有利的。
高连续力和良好的散热,铁芯直线电机是理想的压制,成型,和加工应用。它们也擅长于需要施加高压的高速测试。
图片来源:Aerotech Inc.。
了下:线性运动技巧,运动控制•电机控制
