1 背景

　　直線電機廣泛應用于各大工業領域，包括平板顯示器 (FPD)、半導體、自動化、醫療診斷、3D打印和機床等。 直線電機類同于定子和轉子被“鋪開”的旋轉同步電機， 但與旋轉電機輸出旋轉扭矩不同，直線電機輸出的是沿著 其行程方向上的推力。

　　KOVERY公司是一家位于韓國京畿道的超精密電機制 造商，該公司是業內領先的高精度直線電機系統供應商， 同時還持續致力于技術和產品研發。KOVERY的高精度電 機采用自有的專利技術，可減小甚至消除導致速度紋波的 齒槽力，以及因直線電機的定子與動子之間的電磁吸引力 而導致的軸承加速磨損。

　　KOVERY直線電機使用雷尼紹QUANTiC?系列增量 式光柵實現換向和位置控制。KOVERY還使用了雷尼紹的 其他測量產品，包括EVOLUTE?絕對式光柵，以及用于 機器校準的XL - 80激光干涉儀。光柵是能夠在惡劣環境中 提供可靠位置反饋的關鍵組件。

　　2 挑戰

　　大部分直線電機屬于“平板式直線電機”，其特點是 永磁磁軌布置在一系列電磁線圈(動子)的下方。

　　半導體和FPD制造等領域的運動控制應用要求嚴苛， 必須精確控制動子的運動。

　　恒速控制對于許多先進的工業過程來說至關重要，但 傳統的電機設計會產生齒槽力，導致電機速度出現紋波。

　　設計人員還可以選擇使用無槽(無鐵芯)平板式電 機，這種電機的控制性能優異，但缺點是推力輸出會大幅 降低。于是，KOVERY研發了一個采用“獨特”設計的電機系列，能夠在減小齒槽力的同時又不會犧牲推力。

　　KOVERY總裁Kim Houng -joong先生介紹他們的專 利技術說：“市場上的直線電機類型多樣，每種設計都各 有所長，但又各有短板。我們KOVERY獨創研發的直線電 機首次將永磁體以直立形式排列，這樣永磁體能夠在動子 線圈的磁極片間穿過。這樣的設計可確保磁通量一致，且 每條磁軌都具有獨立的磁路。在我們的設計中，磁軌數量 越多，電機輸出功率越大。這種設計還可有效減小有槽鐵 芯和磁軌之間的法向吸引力，同時又不會犧牲推力。換言 之，電機的整體推力增強，最大值可達到傳統直線電機的 至少兩倍。其他優點還包括重量輕、設計自由度高、裝配 便捷、擁有成本低等。”

　　位置編碼器可幫助直線電機完成換向，實現平穩的運動和位置控制。抖動更低且細分誤差更小的光柵是首選，因為這些特性有助于實現更精確的位置控制，并可減小速度紋波。

　　在直線電機中工作的光柵需要具有兩個關鍵設計特性：讀數頭(傳感器)電纜的最小彎曲半徑小且電纜壽命長，以確保機器的電纜軌道具有優異的抗擠壓、扭結和彎曲性能;最大工作溫度高，能夠承受電機線圈通電時預期產生的熱量。

　　如果讀數頭安裝在電磁線圈附近，則光柵還必須能夠抵御強磁場的影響。

　　3 解決方案

　　KOVERY在其直線電機中使用了一系列雷尼紹光柵，包括先進的QUANTiC光柵。

　　針對半導體和FPD制程設備應用，KOVERY的直線電 機配備了QUANTiC系列光柵，它具備以下特性：分辨率 達到0 . 2 μm，配用RTLC40增量式柵尺，可輸出模擬或數 字信號。針對其他應用，KOVERY的電機則配備了雷尼紹 EVOLUTE絕對式光柵及RTLA50 - S直線柵尺。

　　Kim先生繼續說道：“KOVERY的直線電機提供多種 規格，僅行程長度就有十余種之多。有時，我們還需提供 行程長達數米的定制產品。而且我們預計長行程直線電機 的市場需求還將持續增加。QUANTiC光柵的RTLC40鋼 帶柵尺成卷供應， 我們可以根據每臺電機的具體要求方 便地將柵尺裁剪為所需長度， 從而提升了生產靈活性。 此外， 雷尼紹的產品交付周期很短且性價比優， 這些都 是吸引我們的優點。雷尼紹的光柵幫助我們提升了產品競 爭力。”

　　QUANTiC光柵的優點包括： 兼容行業標準數字或模 擬輸出格式;安裝和運行公差寬松，間隙為±0 . 3 mm， 扭擺公差為±0.9°;運行速度高達24 m/s;電子細分誤差 (SDE) 低至±80 nm;配備具有EMI防護功能的單屏蔽柔 性電纜;內置可輔助安裝的LED安裝指示燈。

　　通過選裝的高級診斷工具ADT i _ —— 1 0 0 和免費的 ADT View軟件，可獲得更詳實的診斷數據。ADTi - 100非 常適合不易安裝的應用場合，并可用于現場診斷和查錯。

　　尤其是，QUANTiC光柵配備LED安裝指示燈且具有 極寬松的安裝公差，可幫助用戶快速、直觀地完成安裝過 程， 從而降低機器裝配成本， 減少維護機器時的停機時 間。此外，QUANTiC光柵的低電子細分誤差 (SDE) 和 高分辨率特性還有助于提升直線電機的精度，減少速度紋 波，從而實現更平穩的運動控制。

　　Kim先生詳細說道：“選擇光柵系統時，除了光柵規 格要滿足客戶的應用要求以外，我們還會考慮光柵在生產 環境中的安裝難度和可靠性。設備制造商要求的產品交付 周期一般都非常短，從收到訂單、設計、制造、測試到交 付，我們通常只有3到6個月的時間。”

　　“零件的安裝效率絕對是確保準時交付產品的關鍵因 素之一。QUANTiC光柵具有寬松的安裝公差，因此安裝 非常便捷。而且，通過觀察讀數頭上的LED安裝指示燈的 顏色，我們可以快速確定信號強度是否達到標準，安裝是 否成功。QUANTiC的這些特性可幫助我們節省時間、降低成本，并且增強了我們對產品的信心。”

　　KOVERY 直線電機配用兩條永磁磁軌

　　雷尼紹的EVOLUTE絕對式光柵具有許多與QUANTiC 系列相同的優點， 包括寬松的安裝公差和優異的抗污能 力。通過高級診斷工具ADTa - 100硬件和ADT View軟 件，也可獲得有關EVOLUTE的更詳實的診斷數據。

　　KOVERY在電機產品出廠前使用雷尼紹XL - 80激光干 涉儀進行測試和校準。XL - 80用于機器校準和質量控制， 它的運行速度快且精度高，線性測量精度可達0 . 5 ppm，而且輕巧便攜。

　　“我們的大部分客戶是對質量要求嚴苛的精密設備 制造商，因此電機在出廠前必須通過嚴格的檢驗。我們使 用雷尼紹XL - 80激光干涉儀測量每臺直線電機的線性度、 直線度和垂直度;此外還執行動態測量，包括速度紋波分 析。XL - 80激光干涉儀安裝快捷且易于使用，它無疑是我 們執行產品測試的理想之選，”Kim先生說道。

　　4 結果

　　雷尼紹的光柵產品和激光校準系統幫助KOVERY打造 出性能優異的直線電機，并應用在半導體制造等領域的先 進制程機器設備中。雷尼紹與KOVERY之間的密切合作將 繼續支持新型直線電機的研發。

　　Kim先生總結道：“我們專注于超高精度及高速直線 電機的研發， 不可能對產品內部的每個零部件都了如指 掌。雷尼紹的售后支持服務非常出色，他們經常與我們的 研發團隊緊密溝通，不僅在必要時提供相關培訓，還為我 們解決了許多應用難題。”