Linearni koračni motor, znan tudi kotlinearni koračni motor, je magnetno jedro rotorja, ki z interakcijo s pulzirajočim elektromagnetnim poljem, ki ga ustvarja stator, ustvarja vrtenje, linearni koračni motor znotraj motorja pa pretvori rotacijsko gibanje v linearno gibanje. Linearni koračni motorji lahko neposredno izvajajo linearno gibanje ali linearno izmenično gibanje. Če se kot vir energije za pretvorbo v linearno gibanje uporablja rotacijski motor, so potrebni zobniki, odmične strukture in mehanizmi, kot so jermeni ali žice. Linearni koračni motorji so bili prvič predstavljeni leta 1968, naslednja slika pa prikazuje nekaj tipičnih linearnih koračnih motorjev.
Osnovno načelo zunanjega pogona linearnih motorjev
Rotor zunanje gnanega linearnega koračnega motorja je trajni magnet. Ko tok teče skozi navitje statorja, to ustvari vektorsko magnetno polje. To magnetno polje poganja rotor, da se vrti pod določenim kotom, tako da smer rotorjevega para magnetnih polj sovpada s smerjo magnetnega polja statorja. Ko se vektorsko magnetno polje statorja zavrti za kot, se tudi rotor vrti pod kotom s tem magnetnim poljem. Za vsak vhodni električni impulz se električni rotor zavrti za en kot in premakne en korak naprej. Izhodni kotni premik je sorazmeren s številom vhodnih impulzov, hitrost pa je sorazmerna s frekvenco impulzov. Spreminjanje vrstnega reda napajanja navitja obrne motor. Vrtenje koračnega motorja je torej mogoče nadzorovati z nadzorom števila impulzov, frekvence in vrstnega reda napajanja navitij motorja vsake faze.
Motor uporablja vijak kot izhodno os, zunanja pogonska matica pa je v stiku z vijakom zunaj motorja, kar preprečuje, da bi se matica vrtela relativno druga glede na drugo, s čimer se doseže linearno gibanje. Rezultat je močno poenostavljena zasnova, ki omogoča uporabo linearnih koračnih motorjev neposredno za natančno linearno gibanje v številnih aplikacijah brez namestitve zunanje mehanske povezave.
Prednosti zunanje gnanih linearnih motorjev
Precizni linearni vijačni koračni motorji lahko nadomestijo cilindre vnekatere aplikacije, s čimer dosegajo prednosti, kot so natančno pozicioniranje, nadzorovana hitrost in visoka natančnost. Linearni vijačni koračni motorji se uporabljajo v širokem naboru aplikacij, vključno s proizvodnjo, natančno kalibracijo, natančno meritvijo tekočin, natančnim gibanjem položaja in številnimi drugimi področji z visokimi zahtevami glede natančnosti.
▲Visoka natančnost, ponovljiva natančnost pozicioniranja do ±0,01 mm
Linearni vijačni koračni motor zmanjšuje problem interpolacijskega zamika zaradi preprostega mehanizma prenosa, natančnosti pozicioniranja, ponovljivosti in absolutne natančnosti. To je lažje doseči kot "rotacijski motor + vijak". Natančnost ponavljajočega se pozicioniranja navadnega vijaka linearnega vijačnega koračnega motorja lahko doseže ±0,05 mm, natančnost ponavljajočega se pozicioniranja krogličnega vijaka pa lahko doseže ±0,01 mm.
▲ Visoka hitrost, do 300 m/min
Hitrost linearnega vijačnega koračnega motorja je 300 m/min, pospešek pa 10 g, medtem ko je hitrost krogličnega vijaka 120 m/min, pospešek pa 1,5 g. Hitrost linearnega vijačnega koračnega motorja se bo po uspešni rešitvi problema s toploto še izboljšala, medtem ko je hitrost "rotacijskega" servo motorja in krogličnega vijaka omejena, vendar jo je težko še izboljšati.
Visoka življenjska doba in enostavno vzdrževanje
Linearni vijačni koračni motor je primeren za visoko natančnost, ker zaradi montažne reže ni stika med gibljivimi in fiksnimi deli, zaradi hitrega nihanja gibljivih delov pa ni obrabe. Kroglični vijak ne more zagotoviti natančnosti pri hitrem nihanju, trenje pri visoki hitrosti pa povzroči obrabo matice vijaka, kar vpliva na natančnost gibanja in ne more zadostiti zahtevam po visoki natančnosti.
Izbira linearnega motorja z zunanjim pogonom
Pri izdelavi izdelkov ali rešitev, povezanih z linearnim gibanjem, inženirjem predlagamo, da se osredotočijo na naslednje točke.
1. Kakšna je obremenitev sistema?
Obremenitev sistema vključuje statično in dinamično obremenitev, velikost obremenitve pa pogosto določa osnovno velikost motorja.
Statična obremenitev: največji potisk, ki ga vijak lahko prenese v mirovanju.
Dinamična obremenitev: največji potisk, ki ga vijak lahko prenese med gibanjem.
2. Kakšna je linearna hitrost delovanja motorja?
Hitrost delovanja linearnega motorja je tesno povezana z hodom vijaka, en obrat vijaka je en hod matice. Za nizko hitrost je priporočljivo izbrati vijak z manjšim hodom, za visoko hitrost pa je priporočljivo izbrati vijak z večjim hodom.
3. Kakšna je zahteva glede natančnosti sistema?
Natančnost vijaka: natančnost vijaka se običajno meri z linearno natančnostjo, tj. z napako med dejanskim in teoretičnim gibom po tem, ko se vijak zavrti za grenki suhi krog.
Natančnost ponavljajočega se pozicioniranja: natančnost ponavljajočega se pozicioniranja je opredeljena kot natančnost sistema, da lahko večkrat doseže določeni položaj, kar je pomemben kazalnik za sistem.
Zračnost: zračnost vijaka in matice v mirovanju, ko se oba osno relativno premikata. Z daljšanjem delovnega časa se zaradi obrabe povečuje tudi zračnost. Z matico za odpravo zračnosti je mogoče kompenzirati ali popraviti zračnost. Zračnost je pomembna, ko je potrebno dvosmerno pozicioniranje.
4. Druge izbire
Pri izbiri je treba upoštevati tudi naslednja vprašanja: Ali je montaža linearnega koračnega motorja skladna z mehansko zasnovo? Kako boste gibljivi predmet povezali z matico? Kakšen je efektivni hod vijačne palice? Kakšen pogon bo uporabljen?
Čas objave: 16. november 2022