Линейный шаговый двигатель, также известный каклинейный шаговый двигатель, представляет собой магнитный сердечник ротора, взаимодействующий с импульсным электромагнитным полем, генерируемым статором, для создания вращения, линейного шагового двигателя внутри двигателя, преобразующего вращательное движение в линейное. Линейные шаговые двигатели могут напрямую осуществлять линейное или линейное возвратно-поступательное движение. Если в качестве источника питания для преобразования линейного движения используется вращающийся двигатель, требуются зубчатые передачи, кулачковые механизмы и механизмы, такие как ремни или тросы. Линейные шаговые двигатели были впервые представлены в 1968 году, и на следующем рисунке показаны некоторые типичные линейные шаговые двигатели.
Основной принцип работы линейных двигателей с внешним приводом
Ротор линейного шагового двигателя с внешним приводом представляет собой постоянный магнит. При протекании тока через обмотку статора обмотка статора создает векторное магнитное поле. Это магнитное поле заставляет ротор вращаться на определенный угол, так что направление пары магнитных полей ротора совпадает с направлением магнитного поля статора. Когда векторное магнитное поле статора поворачивается на угол. Ротор также вращается под углом к этому магнитному полю. Для каждого входного электрического импульса электрический ротор поворачивается на один угол и перемещается на один шаг вперед. Он выдает угловое смещение, пропорциональное количеству входных импульсов, и скорость, пропорциональную частоте импульсов. Изменение порядка подачи питания на обмотки реверсирует двигатель. Таким образом, вращением шагового двигателя можно управлять, управляя количеством импульсов, частотой и порядком подачи питания на обмотки двигателя каждой фазы.
Двигатель использует винт в качестве выходной оси, а внешняя приводная гайка входит в зацепление с винтом снаружи двигателя, что предотвращает проворачивание гайки относительно друг друга, обеспечивая линейное перемещение. В результате получается значительно упрощенная конструкция, позволяющая использовать линейные шаговые двигатели для точного линейного перемещения во многих приложениях без установки внешнего механического соединения.
Преимущества линейных двигателей с внешним приводом
Прецизионные линейные винтовые шаговые двигатели могут заменить цилиндры внекоторые приложения, обеспечивая такие преимущества, как точное позиционирование, контролируемая скорость и высокая точность. Линейные винтовые шаговые двигатели используются в широком спектре приложений, включая производство, прецизионную калибровку, прецизионное измерение жидкостей, точное позиционирование и многие другие области, где требуются высокие требования к точности.
▲Высокая точность, повторяемость позиционирования до ±0,01 мм
Линейный винтовой шаговый двигатель снижает проблему запаздывания интерполяции благодаря простоте передаточного механизма, точности позиционирования, повторяемости и абсолютной точности. Этого проще достичь, чем в случае «вращательный двигатель + винт». Точность повторного позиционирования обычного винта линейного винтового шагового двигателя достигает ±0,05 мм, а точность повторного позиционирования шарико-винтового двигателя — ±0,01 мм.
▲ Высокая скорость, до 300 м/мин
Скорость линейного шагового двигателя с винтовым приводом составляет 300 м/мин, а ускорение — 10 g, в то время как скорость шарико-винтового привода — 120 м/мин, а ускорение — 1,5 g. Скорость линейного шагового двигателя с винтовым приводом будет дополнительно повышена после успешного решения проблемы нагрева, в то время как скорость вращения серводвигателя с шарико-винтовым приводом ограничена, и её сложно увеличить.
Длительный срок службы и простота обслуживания
Линейный винтовой шаговый двигатель подходит для высокоточных перемещений, поскольку благодаря монтажному зазору подвижные и неподвижные части не соприкасаются, а высокоскоростное возвратно-поступательное движение подвижных элементов исключает износ. Шариковый винт не может гарантировать точность при высокоскоростном возвратно-поступательном движении, а трение на высокой скорости приводит к износу гайки винта, что влияет на точность перемещения и не может удовлетворить требованиям высокой точности.
Выбор внешнего приводного линейного двигателя
При создании продуктов или решений, связанных с линейным перемещением, мы предлагаем инженерам сосредоточиться на следующих моментах.
1. Какова нагрузка системы?
Нагрузка системы включает статическую нагрузку и динамическую нагрузку, и зачастую величина нагрузки определяет основной размер двигателя.
Статическая нагрузка: максимальная нагрузка, которую может выдержать винт в состоянии покоя.
Динамическая нагрузка: максимальная нагрузка, которую может выдержать винт во время движения.
2. Какова линейная скорость вращения двигателя?
Скорость вращения линейного двигателя тесно связана с шагом винта: один оборот винта соответствует одному шагу гайки. Для низкой скорости рекомендуется выбирать винт с меньшим шагом, а для высокой — с большим.
3. Каковы требования к точности системы?
Точность винта: точность винта обычно измеряется линейной точностью, т.е. погрешностью между фактическим ходом и теоретическим ходом после того, как винт совершит полный оборот по сухой окружности.
Точность повторного позиционирования: точность повторного позиционирования определяется как точность, позволяющая системе многократно достигать заданной позиции, что является важным показателем для системы.
Люфт: люфт винта и гайки в состоянии покоя при относительной подвижности двух осей. С увеличением срока службы люфт также увеличивается из-за износа. Компенсация или устранение люфта может быть достигнуто с помощью гайки, устраняющей люфт. При необходимости двустороннего позиционирования люфт имеет значение.
4. Другие варианты
При выборе необходимо учитывать следующие вопросы: Соответствует ли монтаж линейного шагового двигателя механической конструкции? Как будет осуществляться соединение подвижного объекта с гайкой? Каков эффективный ход резьбовой шпиндельной втулки? Какой тип привода будет подобран?
Время публикации: 16 ноября 2022 г.