Экономичное решение для реализации вашего собственного дизайна.

Хотя безжелезные линейные двигатели используются в полупроводниковой и электронной промышленности уже более десяти лет, многие разработчики и производители оборудования до сих пор рассматривают их как «нишевые» продукты. Однако представление о линейных двигателях как о дорогостоящем решении для уникальных задач постепенно меняется, поскольку все больше отраслей промышленности внедряют их в качестве замены шариковых винтовых передач в процессах упаковки, сборки и загрузки деталей. И хотя стоимость технологии линейных двигателей за последнее десятилетие снизилась, при выборе между линейным двигателем и шариковым винтом необходимо учитывать как требования к производительности, так и общую стоимость владения за весь срок службы машины или системы. Ниже приведены некоторые ключевые параметры, которые следует учитывать при сравнении и выборе между шариковыми винтами и линейными двигателями.

Где линейные двигатели преуспевают

Линейный двигатель по сути представляет собой «развернутый» серводвигатель, где ротор с постоянными магнитами является неподвижной частью (также называемой вторичной обмоткой), а статор — подвижной частью (также называемой первичной обмоткой, или обмоткой), обмотки которого заключены в эпоксидную смолу. Наиболее известным преимуществом линейных двигателей является отсутствие движущихся частей, что позволяет им достигать гораздо более высокой точности и повторяемости позиционирования, чем шариковинтовые передачи. Еще одно преимущество в точности позиционирования обеспечивается энкодером. В то время как шариковинтовые передачи обычно используют поворотный 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 дает более точное показание фактического положения. Для очень высокоточных применений эта более точная обратная связь по положению может означать разницу между деталью, соответствующей спецификации, и деталью, требующей доработки или брака.

Поворотный линейный двигатель

В предыдущей статье мы обсуждали компромисс между скоростью и расстоянием перемещения в шариковинтовых передачах. Это еще одна область, где линейные двигатели обеспечивают преимущество. Допустимая длина перемещения линейных двигателей теоретически неограничена, а максимальный ход определяется другими компонентами системы – линейными подшипниками, кабельной системой и энкодерами. Аналогично, максимальная скорость и ускорение линейных двигателей значительно выше, чем у шариковинтовых передач, с типичными показателями до 10 м/с² и ускорением 10 g, при условии, что другие компоненты системы правильно подобраны в соответствии с этими спецификациями. Несмотря на ограничения, накладываемые другими компонентами системы, линейные двигатели все же превосходят шариковинтовые передачи в приложениях, требующих как большой длины перемещения, так и высокой скорости. Они также имеют преимущество в том, что позволяют независимо управлять каретками (первичными) на одной и той же вторичной части. Это особенно полезно в некоторых упаковочных приложениях, где упаковываемый материал необходимо сжать перед тем, как поместить его в упаковочную среду (например, подгузники, упакованные в полиэтиленовый пакет).

Факторы общей стоимости владения

Техническое обслуживание и надежность являются важными критериями при анализе общей стоимости владения, и линейные двигатели предлагают ряд преимуществ на протяжении всего срока службы системы. Во-первых, поскольку они не содержат механических движущихся частей, сами линейные двигатели не требуют технического обслуживания. Только подшипники линейной опоры требуют периодической смазки, и многие подшипники теперь предлагаются с вариантами «долгосрочной» смазки или «смазки на весь срок службы». Отсутствие движущихся частей в системе привода также повышает надежность, поскольку отсутствуют элементы качения, дорожки качения подшипников или уплотнения, которые со временем изнашиваются и требуют замены.

При работе с любой линейной системой важно учитывать условия окружающей среды, а также необходимость герметизации и защиты. Линейные двигатели не являются исключением, поскольку их сложнее герметизировать и защитить, чем традиционные шариковинтовые передачи. Однако во многих случаях, если линейные подшипники должным образом герметизированы в соответствии с условиями рабочей среды, линейные двигатели могут выдерживать более агрессивное загрязнение, чем шариковинтовые передачи.

Для линейных двигателей наиболее важным фактором окружающей среды является температура. Поскольку эпоксидная смола, используемая для герметизации обмоток в безжелезном линейном двигателе, плохо рассеивает тепло, может потребоваться охлаждение — либо с помощью принудительной подачи воздуха, либо с помощью воды — для поддержания приемлемой рабочей температуры как для двигателя, так и для монтажной конструкции. Некоторые производители используют эпоксидные смолы с высокими теплоотводящими свойствами, но важно проверить теплоотвод двигателя и влияние температуры на доступную мощность двигателя.

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 может обеспечить все три без компромиссов. Поскольку производительность и общая стоимость владения становятся решающими факторами при выборе технологии, разработчики и производители оборудования всё больше знакомятся с технологиями линейных двигателей и помогают им перейти из «нишевого» сегмента в массовый, наряду с ременными приводами, реечными передачами и даже шариковыми винтами.