通過摒棄線性轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及其相關(guān)慣性，直接驅(qū)動線性電機(jī)具有出色的速度、加速度和穩(wěn)定特性。免除了滾珠導(dǎo)螺桿齒隙和污濺液(slop)意味著更高的精度和可靠性。線性電機(jī)的運(yùn)行噪聲相當(dāng)小，并能提供非常長的行程。此外，沒有了快速旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)螺桿就不會噴濺出污染的潤滑劑。

在帶寬方面，線性電機(jī)為涉及快速短程增量(rapid short-distance increment)的應(yīng)用提供了很高的性能，尤其是在重復(fù)性X-Y定位系統(tǒng)中，速度、加速度和穩(wěn)定時間的結(jié)合提供了無可匹敵的生產(chǎn)力。但線性電機(jī)也有一些應(yīng)用障礙，使一些設(shè)計(jì)人員避而遠(yuǎn)之。

●外形因子與傳統(tǒng)的電機(jī)完全不同。因此，在一開始，必須先設(shè)計(jì)自動控制設(shè)備來調(diào)節(jié)形狀及運(yùn)行特性。

旋轉(zhuǎn)-線性轉(zhuǎn)換裝置具有一種機(jī)械優(yōu)勢，而這種優(yōu)勢直接驅(qū)動線性電機(jī)達(dá)不到。

●用于伺服反饋的外接編碼器的成本常常幾乎與電機(jī)本身的成本等高，使整體的復(fù)雜性雪上加霜。

● 標(biāo)準(zhǔn)U型線性電機(jī)采用暴露的永磁軌，這帶來了操作上的困難，并需要保護(hù)以免受污染。周圍環(huán)境的隔絕也是一個問題，而隱蔽處和裂隙處堆積塵粒，會形成熱斑。U型電機(jī)的激勵線圈從永磁軌內(nèi)部穿過，引發(fā)散熱問題，往往需要強(qiáng)迫空氣冷卻。

● 有暴露軌道的卷筒型(Platen-type)電機(jī)在線圈組和軌道之間產(chǎn)生磁引力。這種多余的引力阻礙了負(fù)載工作。

為了克服這些問題，伺服管(ServoTube)線性電機(jī)在設(shè)計(jì)中顛倒線圈和磁結(jié)構(gòu)，并把永磁鐵密封在一個不銹鋼管中。磁線圈動子裝置圍繞推力管中的密封磁鐵，形成了一個沒有側(cè)力的對稱磁場，故減小了引力。動子在空氣中轉(zhuǎn)動，創(chuàng)建了有效的熱設(shè)計(jì)，從而無需風(fēng)扇冷卻。其它優(yōu)點(diǎn)如下：

無編碼器：一種獲專利的磁場設(shè)計(jì)能使霍爾效應(yīng)精度提高差不多10倍，這樣整體的霍爾定位傳感器的公差在20微米范圍以內(nèi)。這種電機(jī)設(shè)計(jì)比較簡單，免除了外接編碼器花費(fèi)及其易碎性，帶來了極具競爭性的價(jià)格，并滿足國際IP67強(qiáng)度規(guī)范。

多個動子：該電機(jī)簡明提供了利用導(dǎo)螺桿和皮帶傳動不可能實(shí)現(xiàn)的具獨(dú)創(chuàng)性的應(yīng)用。例如，在一根推力桿上兩個獨(dú)立控制的動子，一個動子卸載的同時另一個加載，因而使生產(chǎn)力加倍。此外，多個動子還能同步協(xié)調(diào)運(yùn)動，以獲多倍的驅(qū)動力。海軍承包商VSSL已開發(fā)出了一種采用6個長程線性電機(jī)的仿真器，每個電機(jī)都有4個動子以獲得4倍的驅(qū)動力。

致動器功能：伺服管的推力桿一般由兩端支撐，由動子定位負(fù)載。但Copley公司把動子和推力桿的功能顛倒過來形成一個高速的直接驅(qū)動致動器，適合推/拉/舉三種方式材料處理的應(yīng)用。按照業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)安裝方法，該電機(jī)可以十分方便的替換傳統(tǒng)的閉環(huán)汽動定位裝置。

控制多功能性：控制器寬廣的選擇范圍可提供成熟精密的凸輪系統(tǒng)和指標(biāo)能力以及CANopen網(wǎng)絡(luò), 允許線性電機(jī)無縫集成在PLC控制系統(tǒng)中。

作者：George Procter

運(yùn)動系統(tǒng)部門副總裁

運(yùn)動系統(tǒng)部門副總裁

Copley Controls公司