Лінійний кроковий двигун, також відомий яклінійний кроковий двигун, являє собою магнітний сердечник ротора, взаємодіючи з імпульсним електромагнітним полем, що генерується статором, для створення обертання, лінійний кроковий двигун всередині двигуна для перетворення обертального руху в лінійний рух. Лінійні крокові двигуни можуть здійснювати лінійний рух або лінійний зворотно-поступальний рух безпосередньо. Якщо обертовий двигун використовується як джерело живлення для перетворення в лінійний рух, потрібні шестерні, кулачкові конструкції та механізми, такі як ремені або дроти. Перше впровадження лінійних крокових двигунів відбулося в 1968 році, а на наступному малюнку показано деякі типові лінійні крокові двигуни.
Основний принцип роботи лінійних двигунів з зовнішнім приводом
Ротор лінійного крокового двигуна із зовнішнім приводом є постійним магнітом. Коли струм протікає через обмотку статора, обмотка статора генерує векторне магнітне поле. Це магнітне поле змушує ротор обертатися на певний кут, так що напрямок пари магнітних полів ротора збігається з напрямком магнітного поля статора. Коли векторне магнітне поле статора обертається на кут, ротор також обертається на кут до цього магнітного поля. Для кожного вхідного електричного імпульсу ротор обертається на один кут і рухається на один крок вперед. Він видає кутове зміщення, пропорційне кількості вхідних імпульсів, і швидкість, пропорційну частоті імпульсів. Зміна порядку живлення обмотки призводить до реверсу двигуна. Таким чином, обертанням крокового двигуна можна керувати, контролюючи кількість імпульсів, частоту та порядок живлення обмоток двигуна кожної фази.
Двигун використовує гвинт як вихідну вісь, а зовнішня приводна гайка з'єднується з гвинтом зовні двигуна, запобігаючи обертанню гайки відносно одна одної, таким чином досягаючи лінійного руху. Результатом є значно спрощена конструкція, яка дозволяє використовувати лінійні крокові двигуни безпосередньо для точного лінійного руху в багатьох застосуваннях без встановлення зовнішнього механічного зв'язку.
Переваги лінійних двигунів із зовнішнім приводом
Прецизійні лінійні гвинтові крокові двигуни можуть замінити циліндри вдеякі програми, досягаючи таких переваг, як точне позиціонування, керована швидкість та висока точність. Лінійні гвинтові крокові двигуни використовуються в широкому спектрі застосувань, включаючи виробництво, точне калібрування, точне вимірювання рідини, точне переміщення положення та багато інших галузей з високими вимогами до точності.
▲Висока точність, повторювана точність позиціонування до ±0,01 мм
Лінійний гвинтовий кроковий двигун зменшує проблему затримки інтерполяції завдяки простому механізму передачі, точності позиціонування, повторюваності та абсолютній точності. Цього легше досягти, ніж "роторний двигун + гвинт". Точність повторюваного позиціонування звичайного гвинта лінійного гвинтового крокового двигуна може досягати ±0,05 мм, а точність повторюваного позиціонування кульового гвинта може досягати ±0,01 мм.
▲ Висока швидкість, до 300 м/хв
Швидкість лінійного крокового двигуна становить 300 м/хв, а прискорення – 10 g, тоді як швидкість кульового гвинта – 120 м/хв, а прискорення – 1,5 g. Швидкість лінійного крокового двигуна буде додатково покращена після успішного вирішення проблеми нагрівання, тоді як швидкість "обертового" серводвигуна та кульового гвинта обмежена, але її важко ще більше покращити.
Високий термін служби та легке обслуговування
Лінійний гвинтовий кроковий двигун підходить для високоточних рухів, оскільки немає контакту між рухомими та нерухомими частинами через монтажний зазор, а також немає зносу через високошвидкісний зворотно-поступальний рух рухомих елементів. Кульковий гвинт не може гарантувати точність високошвидкісного зворотно-поступального руху, а високошвидкісне тертя спричинить знос гайки гвинта, що вплине на точність руху та не зможе задовольнити вимоги високої точності.
Вибір лінійного двигуна зі зовнішнім приводом
Під час створення продуктів або рішень, пов'язаних з лінійним рухом, ми пропонуємо інженерам зосередитися на наступних моментах.
1. Яке навантаження системи?
Навантаження системи включає статичне та динамічне навантаження, і часто розмір навантаження визначає основний розмір двигуна.
Статичне навантаження: максимальне зусилля, яке гвинт може витримати у стані спокою.
Динамічне навантаження: максимальне зусилля, яке гвинт може витримувати під час руху.
2. Яка лінійна швидкість обертання двигуна?
Швидкість роботи лінійного двигуна тісно пов'язана з кроком гвинта, один оберт гвинта дорівнює одному кроку гайки. Для низької швидкості доцільно вибрати гвинт з меншим кроком, а для високої швидкості - з більшим.
3. Яка вимога до точності системи?
Точність гвинта: точність гвинта зазвичай вимірюється лінійною точністю, тобто похибкою між фактичним ходом і теоретичним ходом після того, як гвинт обертається по колу.
Точність повторного позиціонування: точність повторного позиціонування визначається як точність системи, яка дозволяє їй багаторазово досягати заданого положення, що є важливим показником для системи.
Люфт: люфт гвинта та гайки у стані спокою, коли вони можуть рухатися відносно один одного відносно одного осі. Зі збільшенням робочого часу люфт також збільшується через знос. Компенсацію або корекцію люфту можна досягти за допомогою гайки, що усуває люфт. Люфт є важливим фактором, коли потрібне двонаправлене позиціонування.
4. Інші варіанти
Також у процесі вибору необхідно враховувати такі питання: чи відповідає кріплення лінійного крокового двигуна механічній конструкції? Як ви будете з'єднувати рухомий об'єкт з гайкою? Який ефективний хід гвинтового штока? Який тип приводу буде підібраний?
Час публікації: 16 листопада 2022 р.