Экономичное приложение для вашего собственного дизайна.

Хотя линейные двигатели без сердечника используются в полупроводниковой и электронной промышленности уже более десяти лет, многие разработчики и производители оригинального оборудования по-прежнему рассматривают их как «нишевые» продукты. Однако восприятие линейных двигателей как дорогостоящего решения для уникальных применений постепенно меняется, поскольку всё больше отраслей внедряют их в качестве замены шарико-винтовым приводам в процессах упаковки, сборки и загрузки деталей. И хотя стоимость линейных двигателей за последнее десятилетие снизилась, при выборе между линейным двигателем и шарико-винтовой передачей необходимо учитывать как требования к производительности конкретного применения, так и общую стоимость владения в течение срока службы машины или системы. Ниже приведены некоторые ключевые параметры, которые следует учитывать при сравнении и выборе шарико-винтовых и линейных двигателей.

Где линейные двигатели превосходны

Линейный двигатель по сути является «развёрнутым» серводвигателем, в котором ротор с постоянными магнитами становится неподвижной частью (также называемой вторичной частью), а статор становится подвижной частью (также называемой первичной частью, или силовой частью), с катушками, залитыми эпоксидной смолой. Наиболее признанным преимуществом линейных двигателей является отсутствие движущихся частей, что позволяет им достигать гораздо более высокой точности позиционирования и повторяемости, чем шарико-винтовые передачи. Другое преимущество в точности позиционирования обеспечивается энкодером. В то время как шарико-винтовые передачи обычно используют вращающийся энкодер, установленный на двигателе для обратной связи по положению, линейные двигатели используют магнитную или оптическую линейную шкалу для обратной связи по положению. Линейная шкала измеряет положение под нагрузкой, что обеспечивает более точное считывание фактического положения. Для очень высокоточных применений эта более точная обратная связь по положению может означать разницу между деталью, соответствующей спецификации, и той, которая требует доработки или брака.

Роторно-линейный двигатель

В предыдущей статье мы обсуждали компромисс между скоростью и длиной хода в шарико-винтовых передачах. Это ещё одна область, где линейные двигатели обеспечивают преимущество. Допустимая длина хода линейных двигателей теоретически не ограничена, при этом другие компоненты системы – линейные подшипники, система управления кабелями и энкодеры – определяют максимальный ход. Аналогично, максимальная скорость и ускорение линейных двигателей значительно выше, чем у шарико-винтовых передач, с типичными характеристиками скорости до 10 м/с и ускорения до 10 g, при условии, что другие компоненты системы правильно подобраны для соответствия этим характеристикам. Несмотря на ограничения, накладываемые другими компонентами системы, линейные двигатели по-прежнему превосходят шарико-винтовые передачи в приложениях, требующих как большой длины хода, так и высокой скорости. Они также обладают преимуществом, заключающимся в возможности использования независимых приводов (первичных кареток) на одной и той же вторичной детали. Это особенно полезно в некоторых упаковочных процессах, где упаковываемый материал необходимо сжать перед помещением в упаковочный материал (например, подгузники, упакованные в полиэтиленовый пакет).

Факторы общей стоимости владения

Техническое обслуживание и надежность являются важными критериями при анализе совокупной стоимости владения, и линейные двигатели обладают рядом преимуществ на протяжении всего срока службы системы. Во-первых, поскольку они не содержат механических движущихся частей, сами линейные двигатели не требуют обслуживания. Периодической смазкой требуют только линейные опорные подшипники, и многие подшипники теперь предлагаются с «долговременной» смазкой или с «пожизненной смазкой». Отсутствие движущихся частей в приводной системе также повышает надежность, поскольку отсутствуют тела качения, дорожки качения подшипников и уплотнения, которые изнашиваются и требуют замены со временем.

При работе с любой линейной системой важно учитывать окружающую среду и необходимость использования уплотнений и защитных кожухов. Линейные двигатели не являются исключением, поскольку их сложнее изолировать и защитить, чем традиционные шарико-винтовые передачи. Однако во многих случаях, при условии надлежащей герметизации линейных подшипников, соответствующих условиям эксплуатации, линейные двигатели могут выдерживать более агрессивные загрязнения, чем шарико-винтовые передачи.

Для линейных двигателей более критичным фактором окружающей среды является температура. Поскольку эпоксидная смола, используемая для герметизации катушек в линейном двигателе без сердечника, плохо рассеивает тепло, может потребоваться охлаждение – принудительное воздушное или водяное – для поддержания приемлемой рабочей температуры как двигателя, так и монтажной конструкции. Некоторые производители используют эпоксидные смолы с высокой теплоотдачей, но важно проверить теплоотдачу двигателя и влияние температуры на его мощность.

Всё больше отраслей и областей применения требуют больших перемещений, высоких скоростей и высокой точности позиционирования. Хотя многие типы линейных систем могут соответствовать двум из этих трёх критериев, линейные двигатели — единственная технология, которая обеспечивает все три без компромиссов. Поскольку производительность и общая стоимость владения становятся решающими факторами при выборе технологии, разработчики и производители оригинального оборудования всё больше осваивают технологии линейных двигателей, помогая им выйти из категории «нишевых» и стать основными, наряду с ремнями, реечными передачами и даже шарико-винтовыми передачами.