Lineær steppermotor, også kjent somlineær steppermotor, er en magnetisk rotorkjerne som ved å samhandle med det pulserende elektromagnetiske feltet generert av statoren produserer rotasjon, konverterer en lineær steppermotor inne i motoren rotasjonsbevegelse til lineær bevegelse. Lineære steppermotorer kan utføre lineær bevegelse eller lineær frem- og tilbakegående bevegelse direkte. Hvis en rotasjonsmotor brukes som strømkilde for å konvertere til lineær bevegelse, kreves det gir, kamstrukturer og mekanismer som belter eller ledninger. Den første introduksjonen av lineære steppermotorer var i 1968, og figuren nedenfor viser noen typiske lineære steppermotorer.
Grunnprinsipp for eksternt drevne lineære motorer
Rotoren til en eksternt drevet lineær steppermotor er en permanentmagnet. Når strøm flyter gjennom statorviklingen, genererer statorviklingen et vektormagnetfelt. Dette magnetfeltet driver rotoren til å rotere i en viss vinkel, slik at retningen på rotorens magnetfeltpar sammenfaller med retningen på statorens magnetfelt. Når statorens vektormagnetfelt roterer med en vinkel, roterer rotoren også i en vinkel med dette magnetfeltet. For hver elektrisk pulsinngang roterer den elektriske rotoren med én vinkel og beveger seg ett steg fremover. Den sender ut en vinkelforskyvning proporsjonal med antall pulser som sendes inn og en hastighet proporsjonal med pulsfrekvensen. Å endre rekkefølgen på viklingsaktiveringen reverserer motoren. Dermed kan steppermotorens rotasjon kontrolleres ved å kontrollere antall pulser, frekvensen og rekkefølgen på viklingenes aktivering i hver fase.
Motoren bruker en skrue som utgående akse, og en ekstern drivmutter er koblet til skruen utenfor motoren, noe som hindrer at skruemutteren vrir seg i forhold til hverandre, og dermed oppnår lineær bevegelse. Resultatet er en sterkt forenklet design som tillater bruk av lineære steppermotorer direkte for presis lineær bevegelse i mange applikasjoner uten installasjon av en ekstern mekanisk kobling.
Fordeler med eksternt drevne lineære motorer
Presisjonslineære skruemotorer kan erstatte sylindere inoen applikasjoner, og oppnår fordeler som presis posisjonering, kontrollerbar hastighet og høy nøyaktighet. Lineære skruestegmotorer brukes i et bredt spekter av applikasjoner, inkludert produksjon, presisjonskalibrering, presisjonsvæskemåling, presis posisjonsbevegelse og mange andre områder med høye presisjonskrav.
▲ Høy presisjon, repeterbar posisjoneringsnøyaktighet opptil ±0,01 mm
Lineær skruemotor reduserer problemet med interpolasjonsforsinkelse på grunn av den enkle overføringsmekanismen, posisjoneringsnøyaktigheten, repeterbarheten og absolutt nøyaktighet. Det er enklere å oppnå enn "rotasjonsmotor + skrue". Repeteringsnøyaktigheten til den vanlige skruen til den lineære skruemotoren kan nå ±0,05 mm, og repeteringsnøyaktigheten til kuleskruen kan nå ±0,01 mm.
▲ Høy hastighet, opptil 300 m/min
Hastigheten til den lineære skruemotoren er 300 m/min og akselerasjonen er 10 g, mens hastigheten til kuleskruen er 120 m/min og akselerasjonen er 1,5 g. Og hastigheten til den lineære skruemotoren vil bli ytterligere forbedret etter at varmeproblemet er løst, mens rotasjonshastigheten til servomotoren og kuleskruen er begrenset, men det er vanskelig å forbedre den ytterligere.
Lang levetid og enkelt vedlikehold
Den lineære skruemotoren er egnet for høy presisjon fordi det ikke er noen kontakt mellom de bevegelige delene og de faste delene på grunn av monteringsgapet, og det er ingen slitasje på grunn av den høyhastighets frem- og tilbakegående bevegelsen til bevegerne. Kuleskruen kan ikke garantere nøyaktigheten i den høyhastighets frem- og tilbakegående bevegelsen, og høyhastighetsfriksjonen vil forårsake slitasje på skruemutteren, noe som vil påvirke bevegelsens nøyaktighet og ikke kan oppfylle kravet til høy presisjon.
Valg av lineærmotor med ekstern drift
Når man lager produkter eller løsninger relatert til lineær bevegelse, foreslår vi at ingeniører fokuserer på følgende punkter.
1. Hva er systemets belastning?
Systemets belastning inkluderer statisk belastning og dynamisk belastning, og ofte bestemmer belastningens størrelse motorens grunnstørrelse.
Statisk belastning: den maksimale skyvekraften skruen kan tåle i ro.
Dynamisk belastning: den maksimale skyvekraften skruen kan tåle når den er i bevegelse.
2. Hva er motorens lineære kjørehastighet?
Lineærmotorens kjørehastighet er nært knyttet til skruens stigning. Én omdreining av skruen er én stigning av mutteren. For lav hastighet anbefales det å velge en skrue med mindre stigning, og for høy hastighet anbefales det å velge en større skrue.
3. Hva er systemets nøyaktighetskrav?
Skruenøyaktighet: Skruens nøyaktighet måles vanligvis ved lineær nøyaktighet, dvs. feilen mellom den faktiske vandringen og den teoretiske vandringen etter at skruen roterer i en bitter, tørr sirkel.
Nøyaktighet ved gjentakende posisjonering: Nøyaktighet ved gjentakende posisjonering er definert som systemets nøyaktighet for å kunne nå den angitte posisjonen gjentatte ganger, noe som er en viktig indikator for systemet.
Slark: Slark mellom skruen og mutteren i hvile når de to aksiale beveger seg i forhold til hverandre. Etter hvert som arbeidstiden øker, vil også slakket øke på grunn av slitasje. Kompensasjon eller korrigering av slakk kan oppnås ved å bruke en mutter for eliminering av slakk. Når toveis posisjonering er nødvendig, er slakk et problem.
4. Andre valg
Følgende problemstillinger må også vurderes i utvelgelsesprosessen: Er monteringen av den lineære steppermotoren i samsvar med den mekaniske designen? Hvordan vil du koble det bevegelige objektet til mutteren? Hva er skruestangens effektive slaglengde? Hvilken type drivverk vil bli matchet?
Publisert: 16. november 2022