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2021-09-03 08:35:33

电机直驱的优势、分类及应用

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  在日常生活中会看到一些电机直接带动皮带轮工作,无需使用减速机去连接工作机与电机。例如一些小型的碾米机,就直接用齿轮减速电机直接带动皮带轮去带动碾米机里面的米刀工作。这些电机在驱动负载时,需要经过传动装置(如传动皮带等)来进行驱动,实际上还有一种电机可以省去传动装置,直接驱动负载,这种电机就是采用了“直接驱动技术”的直驱电机

  什么是“直接驱动技术”?

  简单的讲,就是将移动负载和电机动子直接耦合在一起的技术。

  我们知道普通电机的传动机构是电机动子通过电机轴再通过一系列的机械传动机构如联轴器、丝杆、同步带、齿条、减速机等等连接负载,在这个过程中,从机械角度上就已经增加了存在间隙、弹性变形、摩擦阻尼等等因素的可能性,从而造成设备刚性、响应特性的降低与损失。

  但是,使用直接驱动技术驱动负载的电机就可以避免和减少这些损失。

  一、直驱电机的优势

  1. 直接驱动。 电机与被驱动工件之间,直接采用刚性连接,无需丝杆、齿轮、减速机等中间环节,最大程度上避免了传动丝杆传动系统存在的反向间隙、惯性、摩擦力以及刚性不足的问题。

  2. 高速度。 直线电机的正常高峰速度可达5-10m/s;传统滚珠丝杆,速度一般限制于1m/s,产生的磨损量也较高。

  3. 高加速度。 由于动子和定子之间无接触摩擦,直线电机能达到较高的加速度;较大的直线电机有能力做到加速度3-5g,更小的直线电机可以做到30-50g以上(焊线机);通常DDR多应用于高加速度,DDL应用于高速度和高加速度。

  4. 高精度。 由于采用直接驱动技术,大大减小了中间机械传动系统带来的误差。采用高精度的光栅检测进行位置定位,提高系统精度,可使得重复定位精度达到1um以内,满足超精密场合的应用。

  5. 运动速度范围宽。 直线电机运行的速度最低可实现1um/s,最高可实现10m/s,满足各种场合需求。

  6. 噪音小,结构简单,维护成本低,可运行于无尘环境等等。

  二、直驱电机的分类

  直驱电机主要分为直线电机(线性马达)、力矩电机(DD马达)、音圈电机三类。

  直线电机

  直线电机原理上可视为将传统伺服电机沿径向剖开,并将电机的圆周展开成直线。当线圈(动子)通入电流后,在定子之间的气隙产生磁场,在磁场与定子永磁体的作用下切割磁力线产生驱动力,从而实现直线运动。

  无铁芯直线电机(U型电机)

  动子只有线圈,没有磁铁,动定子之间无吸力;无齿槽效应,容易实现更平稳的运动,实现更高精度。

  有铁芯直线电机(平板电机)

  动子只有线圈内部绕有磁铁,动定子之间有较强的吸力,可以产生较大的推力。

  直线电机模组

  音圈电机

  音圈电机也是直驱电机的一种,主要应用于Z轴轻型负载,短行程,高频往返运动,也适用于力控制场合

  三、直驱电机的典型应用

  作为一种新技术,直驱电机的使用范围还有待扩大,目前主要使用在如下几个设备行业上:FPC补强机、高速贴片机、激光切割焊接、高精密检测设备、LED分选绑定等。

  四、直线电机的选型

  1. 三角模式,加速度 = 4×位移 / 运动时间²

  2. 梯形模式,预设匀速度可以帮助决定加速度。

  加速度 = 匀速 /(运动时间 - 位移/匀速)


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