Wenn jemand „Motor“ sagt, kommt den meisten Menschen normalerweise etwas in den Sinn, das sich dreht. Motoren können jedoch unterschiedliche Formen annehmen, wie z. B. Linearmotoren.
Der Linearmotor wurde Ende der 1940er Jahre von erfunden Dr. Eric Laithwaite von der Universität Manchester. Sie begannen als Geräte mit niedriger Beschleunigung, aber in der heutigen Zeit ist die Technologie für extrem hohe Geschwindigkeiten in der Automatisierung fähig geworden. Die Technologie wurde auch zur Grundlage für den Magnetschwebebahntransport.
Konstruktion
Im Gegensatz zu Rotationsmotoren haben Linearmotoren keinen Rotor, der sich in einem Stator dreht, sondern einen Schlitten, der sich entlang einer Schiene hin und her bewegt.
Der Aufbau eines Linearmotors ist derselbe wie bei einem rotierenden Drehstrommotor, jedoch erweitert und abgeflacht. Die Konfiguration eines Servoantriebs für einen Linearmotor ist identisch mit der Konfiguration eines Antriebs für einen Rotationsmotor.
Ein Linearmotor besteht aus Permanentmagneten mit wechselnder Polarität und einem beweglichen Schlitten mit drei Spulenphasen. Die Stromrichtung durch diese Spulen magnetisiert die Phasen Nord oder Süd, wodurch sie entlang der Motorbahn gezogen bzw. geschoben werden.
Anwendungen im Vergleich zu Linearantrieben
Linearmotoren sind nicht die einzige Möglichkeit, eine lineare Bewegungssteuerung zu erreichen. In vielen Fällen kann die gleiche Bewegung mit einem Rotationsmotor und einer Kugelumlaufspindel oder a erreicht werden Linearantrieb. Kugelumlaufspindeln und Linearantriebe sind in der Regel viel kostengünstiger als Linearmotoren, daher fragen sich einige vielleicht:
Warum einen Linearmotor anstelle einer Kugelumlaufspindel oder eines Linearantriebs verwenden?
Kurze Antwort: Linearmotoren sind für schnelle Bewegung, Beschleunigung und sehr hohe Genauigkeit. Kugelumlaufspindeln und Linearantriebe sind für hohe Kraft und niedrigere Kosten.
Lange Antwort: Wie wir gesehen haben, ist ein Linearmotor genauso aufgebaut wie ein bürstenloser Rotationsmotor, aber abgeflacht. Beim Einsatz in einer Anwendung wird die Last am Schlitten befestigt, der sich entlang der Permanentmagnete bewegt. Da es kein Getriebe gibt, handelt es sich um ein Direktantriebssystem, das ihm eine unglaubliche Reaktionsfähigkeit und Geschwindigkeit ohne Spiel verleiht. Der Nachteil ist, dass die Kraft durch die Stärke der Magnetkräfte und die Leistung, die von den Motorspulen getragen werden kann, begrenzt ist.
Andererseits verwenden Kugelumlaufspindeln und Linearantriebe Drehmotoren, die mit einem mechanischen Getriebesystem verbunden sind, das die Drehbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt. Da ein Getriebe beteiligt ist, ist die verfügbare Kraft viel höher als die von einem Linearmotor verfügbare Kraft. Je kürzer die Steigung der Kugelumlaufspindel ist, desto mehr Kraft kann erzeugt werden, aber es gibt Einbußen bei der Geschwindigkeit. Bei vielen dieser Arten von Systemen ist auch ein Spiel zu bewältigen, das die Genauigkeit verringert.
Linearmotoren werden in Direktantriebsanwendungen eingesetzt, bei denen die Geschwindigkeits- und Genauigkeitsanforderungen höher sind als ein Rotationsmotor und ein mechanischer Aktuator, swie industrielle 3D-Drucker oder AMCs Ballwurf-Demos, die im Video unten gezeigt werden. In diesem Beispiel werden die Kugel und der Becher in nur 12 cm (~5 Zoll) auf 4 m/s beschleunigt – eine Geschwindigkeit und Beschleunigung, die mit einer Kugelumlaufspindel oder einem Linearaktuator wahrscheinlich nicht möglich ist.
ADVANCED Funktionen der Bewegungssteuerung
- Alle FlexPro® und DigiFlex® Leistung™ Servoantriebe können Linearmotoren betreiben.
- Die Konfiguration und Einrichtung ist nahezu identisch mit der eines Drehstrom-Servomotors.
