虹科技術(shù) | 精密運(yùn)控正當(dāng)時(shí)，虹科直線電機(jī)助力中國(guó)高端制造一路“狂飆”！

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直線電機(jī)概述

在當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域中，直線電機(jī)和直線模組是廣泛應(yīng)用的線性運(yùn)動(dòng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)高速、高精度、高效的直線運(yùn)動(dòng)。直線電機(jī)是一種利用電磁場(chǎng)作用力直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載線性運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，它是一種能夠高效、精準(zhǔn)地控制線性運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源，可以將電能直接轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，其基本結(jié)構(gòu)可視為將傳統(tǒng)伺服電機(jī)沿徑向剖開(kāi)，并將電機(jī)的圓周展開(kāi)成直線，由定子演變而來(lái)的一側(cè)稱(chēng)為初級(jí)，由轉(zhuǎn)子演變而來(lái)的一側(cè)稱(chēng)為次級(jí)。

直線電機(jī)的工作原理是利用電磁感應(yīng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永磁體之間的相互作用力來(lái)推動(dòng)負(fù)載直線運(yùn)動(dòng)。它的結(jié)構(gòu)中包括一個(gè)定子和一個(gè)移動(dòng)子，定子上分布有多組線圈，移動(dòng)子則包含有多個(gè)永磁體。當(dāng)施加電流于定子線圈時(shí)，將產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，與移動(dòng)子上的永磁體相互作用，從而推動(dòng)移動(dòng)子進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。

直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡(jiǎn)單，由于只需要實(shí)現(xiàn)線性運(yùn)動(dòng)，因此可以避免轉(zhuǎn)子、減速器和聯(lián)軸器等附加部件，從而提高了系統(tǒng)的整體效率。

高速度和高精度

由于直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，因此可以實(shí)現(xiàn)高速度和高精度的控制，廣泛應(yīng)用于需要高速、高精度運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。

高加速度

直線電機(jī)的輸出是線性運(yùn)動(dòng)，因此可以實(shí)現(xiàn)高加速度的運(yùn)動(dòng)，適用于需要高加速度的應(yīng)用場(chǎng)合。

高效率

直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)摩擦、無(wú)磨損，因此具有高效率、低能耗的特點(diǎn)。

02

直線電機(jī)市場(chǎng)前景

相對(duì)于傳統(tǒng)絲桿、皮帶模組等傳統(tǒng)直線傳動(dòng)方式，直線電機(jī)在應(yīng)用中展現(xiàn)了其單體運(yùn)動(dòng)速度快、重復(fù)定位精度高、使用壽命長(zhǎng)、產(chǎn)生的噪音少等一系列優(yōu)點(diǎn)。在一些長(zhǎng)行程的搬運(yùn)工況中，為提高生產(chǎn)效率，提高工藝水平，加強(qiáng)同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，更高性?xún)r(jià)比的直線電機(jī)成為了最佳選擇。

目前，直線電機(jī)主要應(yīng)用于高端設(shè)備制造領(lǐng)域，如被應(yīng)用于電子半導(dǎo)體、光伏片及鋰電池、玻璃及液晶面板設(shè)備中的搬運(yùn)和傳輸高速定位，以及工業(yè)印刷機(jī)中需要高速高精和軌跡跟隨或速度控制的苛刻工況場(chǎng)景中。此外，激光加工設(shè)備、精密數(shù)控機(jī)床、電子生產(chǎn)設(shè)備、精密檢測(cè)設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、3D打印、工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域、物流傳輸系統(tǒng)和軌道交通等行業(yè)對(duì)直線電機(jī)的關(guān)注度也在持續(xù)上升中。

隨著全球“工業(yè)4.0”概念引領(lǐng)工業(yè)革命，《中國(guó)制造2025》指出要加快發(fā)展智能制造裝備和產(chǎn)品，研發(fā)伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器和減速器等智能制造的核心裝置。而隨著《電機(jī)能效提升計(jì)劃（2021-2023年）》的出臺(tái)，高效節(jié)能電機(jī)將得到進(jìn)一步的發(fā)展和普及，且受益于智能化的發(fā)展、技術(shù)的突破和價(jià)格的不斷下降，直線電機(jī)在2025年預(yù)計(jì)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到60億元，未來(lái)將成為百億級(jí)市場(chǎng)。

03

虹科高性能直線電機(jī)

虹科HK-LMCA系列直線電機(jī)是一款采用特殊電磁設(shè)計(jì)的鐵芯直線電機(jī)，這種類(lèi)型的電機(jī)將線圈纏繞在硅鋼板(鐵疊片)上，通過(guò)單面磁路最大限度提高動(dòng)力，可提供最大額定推力。該電機(jī)推力大，峰值力最高可達(dá)4215N，持續(xù)力最高可達(dá)1856N，電機(jī)Km常數(shù)高、熱損低、齒槽力小，是傳動(dòng)大重量物品的理想之選，可在機(jī)床加工與處理過(guò)程中保持剛性。與市場(chǎng)上的其他直線電機(jī)相比，虹科直線電機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)在于它的力密度高出30%-50%，同時(shí)保持非常低的齒槽力。

LMCA產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

1–定心環(huán)孔

2–動(dòng)子體

3–電源電纜

4–信號(hào)電纜

5–霍爾感應(yīng)器安裝孔

6–安裝孔

7–磁軌

虹科HK-LMCA系列直線電機(jī)可以選擇不同尺寸（30，60，90）和不同版本（S，M，L，XL），并為所有電機(jī)提供2種不同類(lèi)型的磁軌：

經(jīng)典磁軌，可實(shí)現(xiàn)從141 N到1665 N 的連續(xù)力 (峰值從311 N到3661 N)

• 創(chuàng)新設(shè)計(jì)的高性能磁軌，產(chǎn)生更高的力密度，并提高了連續(xù)力 (從158 N到1856 N) 和峰值力 (從358 N到4215 N) , 與經(jīng)典磁軌相比高出近11%

除磁軌外，每個(gè)電機(jī)版本具有2種速度類(lèi)型，與低速版本相比，高速電機(jī)的最大速度增加了近230%，能夠滿(mǎn)足需要較高速度或較低電源電壓的應(yīng)用。

為了便于驅(qū)動(dòng)器集成，虹科HK-LMCA直線電機(jī)中可集成經(jīng)過(guò)改進(jìn)的霍爾傳感器，該傳感器利用現(xiàn)有的磁鐵反饋實(shí)現(xiàn)最佳的精度價(jià)格比，其優(yōu)勢(shì)是能夠?qū)?a href="http://www.wenjunhu.com/analog/" target="_blank">模擬和數(shù)字傳感器集成到1個(gè)外殼中。當(dāng)位置精度要求不高時(shí)，我們的霍爾傳感器可用于經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。重復(fù)定位精度在30μm范圍內(nèi)，而絕對(duì)精度在100μm范圍內(nèi)。通過(guò)兩個(gè)傳感器的集成，模擬用于精確位置控制，數(shù)字用于換向。兩者的結(jié)合為客戶(hù)提供了自由“喚醒和震動(dòng)” 操作功能。

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虹科直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直線模組

虹科CTL直線模組集成虹科高性能直線電機(jī)，其力密度較市場(chǎng)同類(lèi)產(chǎn)品高出30-50%，并保持非常低的齒槽力。高性能直線電機(jī)和測(cè)量系統(tǒng)的組合，使得CTL直線模組的重復(fù)定位精度高達(dá)±0.001mm，運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)到5米/秒，并提供虹科直線模組產(chǎn)品線中最高的加速度，能夠滿(mǎn)足LDI設(shè)備制備、高端芯片以及半導(dǎo)體設(shè)備制造中后道工藝制程設(shè)備等制造過(guò)程中對(duì)精密運(yùn)動(dòng)控制的需求。

虹科CTL直線模組可配備標(biāo)準(zhǔn)的能量鏈，其特殊的鏈路設(shè)計(jì)使得虹科CTL直線模組特別適合在高動(dòng)態(tài)和低噪音的應(yīng)用中運(yùn)行，而位于滑座兩側(cè)的中央潤(rùn)滑端口可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的重新潤(rùn)滑，十分便于維護(hù)。此外，緊湊的尺寸設(shè)計(jì)和多種行程長(zhǎng)度使其能夠應(yīng)用于多種場(chǎng)合。

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虹科直線電機(jī)的應(yīng)用

鋰電行業(yè)

鋰電池分切機(jī)是集分切、粉塵處理、張力傳感器于一體的自動(dòng)化機(jī)械，當(dāng)鋰電池極片連續(xù)縱切時(shí)，整個(gè)過(guò)程的完美實(shí)現(xiàn)與音圈電機(jī)模組的恒力輸出，以及高精密直線電機(jī)模組的快速響應(yīng)速度、微米級(jí)定位精度緊密相關(guān)，虹科直線電機(jī)/直線模組可以讓極片分切設(shè)備維持較高的準(zhǔn)確度和可靠性，從根本上解決了極片分切時(shí)較易出現(xiàn)波浪形、拉伸等狀況，確保了極片分切后的穩(wěn)定性，協(xié)助提升鋰電池規(guī)?；a(chǎn)效率。

此外，為了提升電芯制造的可靠性、一致性和產(chǎn)品良率，電池企業(yè)對(duì)激光器的穩(wěn)定輸出、焊接過(guò)程中的飛濺、焊后熔深一致性，以及表面成型等指標(biāo)均提出了更高的要求。特別是激光在工件上的位置不應(yīng)明顯偏移，如果裝配精度和激光定位精度不能滿(mǎn)足要求的話，就容易造成焊接缺陷，影響焊接質(zhì)量，而虹科直線電機(jī)具有更好的動(dòng)態(tài)性能，更精確的定位精度和重復(fù)定位精度，以及更高的穩(wěn)定性和更低的維護(hù)成本，因此非常適合激光焊接設(shè)備移動(dòng)定位平臺(tái)的使用需求。

機(jī)床加工

隨著產(chǎn)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化程度的提高，對(duì)機(jī)床設(shè)備的要求正越來(lái)越高，高速化、高精度化、智能化已成為我國(guó)高端數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢(shì)和方向。直線電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)在機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)上的應(yīng)用，使機(jī)床的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了重大變化，并使機(jī)床性能有了新的飛躍。虹科直線電機(jī)/直線模組用于控制加工刀具的位置和方向，以實(shí)現(xiàn)高精度和高效的加工。由于其高速度、高精度和高剛性，虹科直線電機(jī)/直線模組能夠提高機(jī)床的生產(chǎn)效率和加工精度，并滿(mǎn)足機(jī)床制造業(yè)對(duì)高品質(zhì)加工的要求。

醫(yī)療設(shè)備

虹科直線電機(jī)/直線模組在醫(yī)療設(shè)備中也有廣泛的應(yīng)用，如醫(yī)用CT機(jī)、磁共振成像（MRI）等。例如，在醫(yī)用CT機(jī)中，直線電機(jī)/直線模組用于搬運(yùn)醫(yī)療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部分，以及控制CT掃描架的移動(dòng)。由于其高精度、低噪聲和高可靠性，直線電機(jī)/直線模組能夠滿(mǎn)足醫(yī)療設(shè)備對(duì)高精度和低噪聲的要求，并確保設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。