在深入研究混合式直线电机的特点及应用优势之前,我们需要了解这个领域的专业电机生产厂商是如何工作的。这些厂商通过精密设计和制造,确保直线电机能够高效地将旋转运动转换为线性运动,从而适应物品搬运、精密调准和流体测量等多种场景。
首先,我们要认识到基本的步进电机是由具有磁性的转子铁芯与定子产生的脉动电磁场相互作用来产生旋转。然而,为了实现更高精度的线性运动,这些旋转运动必须被进一步处理。这就是直线电机发挥作用的地方,它们可以将旋转运动直接变为线性运动,使得物品能够以极其精确的小步骤移动。
在这种情况下,螺纹结构扮演着关键角色。使用螺纹的直线电机其精度取决于它所采用的螺距。在混合式直线电机中,一根轴向可自由移动但不能旋转的地道固定在一个固定的轴上,以防止导杆与其他组件一起旋转,同时实现了轴向位移。
为了简化设计并提高效率,在电子设备内部实现这项变换变得尤为重要。这不仅减少了外部机械装置所需的大型空间,还降低了维护成本,并且提升了整体系统性能。此外,由于滚珠丝杆提供90%以上的效率,而梯形螺纹仅能提供20%-70%,因此滚珠丝杆虽然是一种高效方法,但却对校准要求很高,而且成本较高,因此并不总是最佳选择。
尽管如此,有几种方法可以克服这些限制,使得混合式步进电机会更加耐用并无需日常维护。例如,可以使用改进后的滚珠轴承以及优化过导杆和螺母组合,以提高耐久性。此外,对于Size 17这样的较小尺寸混全式步进電機来说,其空心轴通常采用青铜材料加工成,并有内螺纹连接带有不锈钢制成导杆。由于Acme类型(如#10-32)更适合传输力矩,所以它们比“V”形类型表现更好。
最后,工程塑料驱动螺母可能看起来是一个理想选择,因为它提供低摩擦系数。但是,由于黄铜在相同温度下的膨胀量远低于塑料,这使得黄铜成为混合式電機中的最稳定材料选项。(图5)
通过结合合适材料设计,如注塑金属轉子的內軸導紋,這些專業電機生產廠商已經創造出了一個極大提高運行壽命和效率,並減少運行噪音的人工智能系統。(图6)