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为什么会有直线电机的存在?

更新时间:2021-05-28    浏览次数:342

1、直驱电机的分类

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直驱电机:顾名思义就是在驱动系统控制下将直驱电机(直线电机或力矩电机)直接连接到负载上,实现对负载的直接驱动。

采用此种结构,所有机械传动部件(滚珠丝杠副、齿条与齿轮、传动皮带/皮带轮以及齿轮箱等)均被取消,消除了由机械传动带来的反向间隙、柔度以及与之相关的其它问题。直驱电机包括直驱式直线电机(DDL)和直驱式旋转电机(DDR)传统电机不能实现低速或高速运转,在许多场合要在电机和被驱动设备中加装减速机或增速机,以达到设备所需要的低速大扭矩或高速运转,增加了传动环节,降低了系统效率、浪费了能量。

2、直线电机的原理

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能,而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开,并展成平面而成。

直线电机也称线性电机,线性马达,直线马达,推杆马达。最常用的直线电机类型是平板式和U 型槽式,和管式。线圈的典型组成是三相,有霍尔元件实现无刷换相,我们从三张图进行了解

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3、直线电机的厂家(技术实力)

第一梯队:雅科贝思,科尔摩根,安川,雅马哈,IAI,东芝,日精,倍福,博士力士乐
第二梯队队,台湾上银,灵猴,台湾CSK,台湾CPC,米思米,大族,
第三梯队,德康威尔,横川,智赢,科尔,同日,亿文特,怡合达
第四梯队,CCTL,PI 锐建,威洛博,星纳特,优普瑞,线马;
第一梯队梯队以欧美为主、第二梯队以台湾为主,第三梯队国内以直线电机为主业的,第四梯队,原来国内做直线模组后来进入直线电机行业的;

不过以性价比而言,国外品牌对国内已经不在有巨大优势可言;仅仅还有品牌优势,中国基本已经掌握此项技术,2017-2019年对于直线电机行业而言,将是一个群雄逐鹿的阶段,国内各个厂家将进行一轮PK,市场占有率和新产品开发,将成为各个企业争夺的要点;

 4、无铁芯电机和有铁芯电机的对比
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 二、直线电机应用
1、直线电机的分类
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三、直线电机系统配套及选型
1、直线电机的选型要求
如何确定系统能达到最大的速度或者加速度?
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选型要求准则:

直线电机:①峰值推力不小于计算峰值推力;
                    ②连续推力不小于计算连续推力;
                    ③计入20%裕度,电机推力要大于或等于1.2计算推力;

承载能力:①(有铁芯电机要考虑直线导轨有足够承载电磁吸力的能力);
                    ②精度等级
                    ③品牌选择(HIWIN、CPC、PIM),一般应用场景
                                          (THK、IKO、INA),高精密应用场景

光栅方面:①光栅尺栅距;
                    ②分辨率;
                    ③最大允许速度=分辨率*采样频率;
                    ④厂家选择:雷尼绍、海德汉、Microe;

驱动器方面:峰值电流大于或等于直线电机峰值电流;
                        连续电流大于或等于直线电机峰值电流;
                        母线电压Ubus=VMax Ke+IpR
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2、直线电机的计算选型

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  行程:总行程、加减速行程、匀速行程;
  运动时间:加速时间Ta,匀速时间Tr,减速时间Td,停歇时间Tdw、运动周期T
  运动质量:有效负责、平台质量、动子质量;
  运动速度:最大速度;
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因为各个品牌的直线电机所对应的推力范围、峰值电流、连续电流等一些参数不尽相同,所以,这里拿苏州灵猴机器人有限公司的产品作为案例来进行计算;
案例选型:
有效负责:5kg
平台重量(含电机):5kg
摩擦系数:0.02
定位精度:5μ
运动参数:1/3-1/3-1/3梯形速度曲线,水平放置;
行程:350mm
运动时间:400ms
停歇时间:300ms

计算结果:

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      根据所计算的推力,通常能对应的电机一定会有多个型号,我们对应产品手册即可得到对应的电机型号后,选择性价比最高产品;

即:BFM0630  可以满足且性价比最高

      再根据选择到的电机所对应的峰值电流和连续电流选择驱动器;

驱动器的选型
   BFM0630的峰值电流,峰值电流为6.3Arms,持续电流为2,1Arms

    因为各个品牌的分类不一样

    选择 驱动器型号后,了解其最大采样频率,

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