混合式直线电机特点与应用优势研究在物品运输中的智能解决方案

本站原创 2024-12-24 综合资讯 0

当步进电机从旋转运动转变为线性运动时，可以通过多种机械方法实现，包括齿条和齿轮传动、皮带轮传动以及其他机械联动装置。所有这些设计都需要各种机械零件。而将这种转变在电机内部完成则是最有效的方式之一。基本的步进电机是由具有磁性的转子铁芯与由定子产生的脉动定子电磁场相互作用而产生的旋转运动。直线电机将旋转运动转换为线性运动，其精密性取决于转子的步进角度和所选方法。直线步进电机，或者称为直线步进电机，是1968年第3,402,308号专利中首次出现的，是William Henschke获得的专利。这之后，直线步进电机会被应用于包括制造、精密调准和精密流体测量等多个高要求领域。

使用螺纹型直线电机的精确度依赖于其螺距。在直线电机中，将一个螺母安装在轴心上，与之对应地采用一根螺杆与此螺母啮合，以便使得螺杆轴向移动时不与任何组件一同旋转。当轴心部件旋轉時，由於軸向運動受到限制，線性運動可以實現。此外，无论是在内置固定轴组件还是在外部使用不能旋轉但軸向可自由移動的非自锁或自锁式滚珠丝杆都是实现驱动约束的一个典型方法。

为了简化设计，在设备内部实现这一变化是有意义的。这一方法极大地简化了设计，使得许多应用领域中能够直接使用无需额外机械联动装置的小巧且紧凑型直线電機进行精确控制下的物品移动。

最初用于这一目的的是一个结合滚珠丝杆和滚珠丝帽结构，但这通常只提供20%到70%效率，而且对于校准要求很高且体积较大且昂贵，因此不是普遍接受的一种解决方案。大多数设备设计人员熟悉以混合式步進電機為基礎設計之上的這種產品，它已經有了長久歷史，並具有一些特點，如緊湊、無刷（因此無火花）、驚人的機械優點、實用性以及可靠性。但在某些情况下，這種電機無法應用於某些設備，因為它們不會承受日常維護的情況下保持耐久性。

然而，有几种方法可以克服这个障碍，使直線電機更加耐久并减少维护需求，因为步進電機設計中的唯一磨损部分是轉子的軸承及由導桿/銷組成之導桿與銷連接處。而最近改進后的滾珠軸承已能提供適應於線形運動環境下的長壽命产品。此外，即使导桿/销组合也已经有所改善。提高耐久性能是一个重要任务，并涉及了解整个系统及其各个部分如何工作。

例如，对Size 17 电机会进行分析，这是一款尺寸较小但功能强大的混全式节拍器，它属于混全式节拍器家族中的较小款式。在标准配置中，一般会选择加工好的空心轴，该空心轴具有内圆孔，然后连接至内圆孔处装入导管材料通常为不锈钢，其抗腐蚀性能良好。大多数零件均采用加工类似#10-32 的单头或多头加工类似“V”形或Acme形状等类型，这取决于所需速度和精度水平。

虽然“V”形处理更易于加工，但对力矩传输并不理想，而Acme形式则更适合因为它们具有更低损耗（包括摩擦），意味着磨损少并增加寿命。此外，从几何原理来看，“V”形之间相对面角度为60°而Acme仅为29°；假设摩擦力矩相同，“V”形仅能传送梯形约85%功率，用公式计算即可得知效率比率因素影响了负载方向给出的表述形式。