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電機|直驅技術與應用介紹

時間:2019-03-01

來源:中國傳動網

導語:一般的電機在驅動負載時,需要經過傳動裝置(如傳動皮帶等)來進行驅動,實際上還有一種電機可以省去傳動裝置,直接驅動負載,這種電機就是采用了“直接驅動技術”的直驅電機。

  一般的電機在驅動負載時,需要經過傳動裝置(如傳動皮帶等)來進行驅動,實際上還有一種電機可以省去傳動裝置,直接驅動負載,這種電機就是采用了“直接驅動技術”的直驅電機。

  直接驅動技術,簡單地講,就是將移動負載和電機動子直接耦合在一起的技術。

  普通電機的傳動機構是電機動子通過電機軸再通過一系列的機械傳動機構如聯軸器、絲桿、同步帶、齒條、減速機等等連接負載,在這個過程中,從機械角度上就已經增加了存在間隙、彈性變形、摩擦阻尼等等因素的可能性,從而造成設備剛性、響應特性的降低與損失。

  但是,使用直接驅動技術驅動負載的電機就可以避免和減少這些損失。

直驅電機的優勢

  直驅電機,直接驅動式電機的簡稱。主要指電機在驅動負載時,不需經過傳動裝置(如傳動皮帶等)。直驅電機適合用于各類洗衣機,主要利益點包括靜音、節能、平穩、動力強勁。

(1)直接驅動。電機與被驅動工件之間,直接采用剛性連接,無需絲桿、齒輪、減速機等中間環節,最大程度上避免了傳動絲桿傳動系統存在的反向間隙、慣性、摩擦力以及剛性不足的問題。

(2)高速度。直線電機的正常高峰速度可達5-10m/s;傳統滾珠絲桿,速度一般限制于1m/s,產生的磨損量也較高。

(3)高加速度。由于動子和定子之間無接觸摩擦,直線電機能達到較高的加速度;較大的直線電機有能力做到加速度3-5g,更小的直線電機可以做到30-50g以上(焊線機);通常DDR多應用于高加速度,DDL應用于高速度和高加速度。

(4)高精度。由于采用直接驅動技術,大大減小了中間機械傳動系統帶來的誤差。采用高精度的光柵檢測進行位置定位,提高系統精度,可使得重復定位精度達到1um以內,滿足超精密場合的應用。

(5)運動速度范圍寬。直線電機運行的速度最低可實現1um/s,最高可實現10m/s,滿足各種場合需求。

(6)噪音小,結構簡單,維護成本低,可運行于無塵環境等等。

直驅電機的分類

  直驅電機主要分為直線電機(線性馬達)、力矩電機(DD馬達)、音圈電機三類。

1.直線電機

  直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動機械能,而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉電機按徑向剖開,并展成平面而成。最常用的直線電機類型是平板式、U型槽式和管式。線圈的典型組成是三相,由霍爾元件實現無刷換相。

  直線電機原理上可視為將傳統伺服電機沿徑向剖開,并將電機的圓周展開成直線。當線圈(動子)通入電流后,在定子之間的氣隙產生磁場,在磁場與定子永磁體的作用下切割磁力線產生驅動力,從而實現直線運動。

圖1直線電機原理圖

(1)直線電機的分類

A.無鐵芯直線電機(U型電機)

  動子只有線圈,沒有磁鐵,動定子之間無吸力;無齒槽效應,容易實現更平穩的運動,實現更高精度。

圖2無鐵芯直線電機

B.有鐵芯直線電機(平板電機)

動子只有線圈內部繞有磁鐵,動定子之間有較強的吸力,可以產生較大的推力。

圖3有鐵芯直線電機

C.直線電機模組

圖4直線電機模組

力矩電機(DD馬達)

  力矩電機是一種具有軟機械特性和寬調速范圍的特種電機。這種電機的軸不是以恒功率輸出動力而是以恒力矩輸出動力。力矩電機包括:直流力矩電機、交流力矩電機、和無刷直流力矩電機。

  DD馬達屬于一個成品,包含了電機的動子、定子、軸承、讀數頭等等,通俗地說,客戶購買后可直接安裝使用,類似直線模組。主要用于分度盤的應用,類似工位的轉停。

圖5力矩電機

音圈電機

  所謂音圈直線電機(VoiceCoilMotor)因其結構類似于喇叭的音圈而得名。具有高頻響、高精度的特點。

  音圈電機也是直驅電機的一種,主要應用于Z軸輕型負載,短行程,高頻往返運動,也適用于力控制場合。

 

圖6音圈電機

直驅電機的典型應用

  作為一種新技術,直驅電機的使用范圍還有待擴大,目前主要使用在如下幾個設備行業上。

1.FPC補強機

2.高速貼片機

3.激光切割焊接

4.COGFOG綁定

5.高精密檢測設備

6.LED分選綁定

7.Iphone、Apple周邊相關設備

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