淺析直線電機(jī)的基本類(lèi)型及輸出力

直線電機(jī)，可以被想象成是旋轉(zhuǎn)電機(jī)被沿著徑面切開(kāi)并被展開(kāi)鋪平，這樣一臺(tái)直接驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)，可以驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，無(wú)需氣動(dòng)、液壓推桿或由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)皮帶、絲杠等直線驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)換。

旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩，相應(yīng)的直線電機(jī)產(chǎn)生直線驅(qū)動(dòng)力。

相關(guān)術(shù)語(yǔ)

直線電機(jī)的基本類(lèi)型

正如有交流、直流等不同類(lèi)型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，直線電機(jī)也有很多不同類(lèi)型，比如：交流、直流和步進(jìn)等等。

下面這張表簡(jiǎn)單的描述了各種不同類(lèi)型的直線電機(jī)的應(yīng)用特性：

無(wú)刷電機(jī)

無(wú)刷直線電機(jī)運(yùn)行時(shí)是無(wú)接觸式的，可以做到繞組的免維護(hù)。分無(wú)鐵芯(例如我們?cè)谥敖榻B過(guò)的 Indra MCL )和有鐵芯版本，可以使用標(biāo)準(zhǔn)三相伺服放大器驅(qū)動(dòng)，具備提供高速和高加速運(yùn)動(dòng)曲線的能力。無(wú)刷直線電機(jī)可以產(chǎn)生高達(dá) 12 個(gè) G 力的加速度，直線運(yùn)動(dòng)速度可達(dá) 5 m/s 以上。

有電刷直線電機(jī)

有刷直線電機(jī)更適合較長(zhǎng)行程，開(kāi)環(huán)或閉環(huán)的直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用。它的速度可以達(dá)到 2.5 m/s、低至 25 mm/s。配合直線編碼器反饋，這類(lèi)直線電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)很高精度的位置、速度和加速度控制。

音圈

音圈電機(jī)比較適合短距離行程(通常小于 5 cm)閉環(huán)伺服應(yīng)用。緊湊的體積，適合極小的安裝空間。音圈有極低的機(jī)電時(shí)間常數(shù)，較低的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，適合較輕負(fù)載的高加速度。音圈分為線圈移動(dòng)類(lèi)型和磁鐵移動(dòng)類(lèi)型。

直線步進(jìn)

直線步進(jìn)電機(jī)可以用于開(kāi)環(huán)或閉環(huán)的定位應(yīng)用中。由于定位是內(nèi)置于沖頭和壓板內(nèi)的，無(wú)需額外的反饋裝置，因此可以從整體上降低系統(tǒng)成本。對(duì)于開(kāi)環(huán)控制，無(wú)需復(fù)雜的伺服整定。同時(shí)多個(gè)沖頭可以在一個(gè)壓板上運(yùn)行。

使用直線步進(jìn)，通常加速度可以做到 1 個(gè) G 力，速度可以達(dá)到 2.5 m/s。 有單軸和雙軸版本。

直線感應(yīng)電機(jī)

直線感應(yīng)電機(jī)通常由可變頻的三相交流電源驅(qū)動(dòng)，或者如果需要速度控制，可以使用矢量驅(qū)動(dòng)器。加速度可達(dá) 1 個(gè) G 力，速度可以超過(guò) 45m/s。 感應(yīng)直線電機(jī)非常適合高速、長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)的重負(fù)載應(yīng)用。

管狀直線電機(jī)

管狀直線電機(jī)通常是由單相或三相電源驅(qū)動(dòng)。加速度可超過(guò) 1 個(gè) G 力;比較適合短行程，較低工作周期 Duty Cycle 的應(yīng)用;可以用來(lái)替代一些氣缸的運(yùn)動(dòng)應(yīng)用。

直線電機(jī)的輸出力系數(shù)

直線電機(jī)輸出力

正如上面所說(shuō)，直線電機(jī)產(chǎn)生力輸出(以牛頓 N 為單位)，并沿著直線軸推動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)。不同類(lèi)型的直線電機(jī)產(chǎn)品提供不同級(jí)別大小的力輸出。

而持續(xù)力輸出是基于工作制周期的。工作制是一個(gè)具體的百分?jǐn)?shù)：