Lineaire stappenmotor, ook bekend alslineaire stappenmotor, is een magnetische rotorkern die in wisselwerking staat met het gepulseerde elektromagnetische veld dat door de stator wordt gegenereerd om rotatie te produceren. Een lineaire stappenmotor in de motor zet een roterende beweging om in een lineaire beweging. Lineaire stappenmotoren kunnen een lineaire beweging of een lineaire heen-en-weergaande beweging direct uitvoeren. Als een roterende motor als energiebron wordt gebruikt om een lineaire beweging om te zetten, zijn tandwielen, nokkenstructuren en mechanismen zoals riemen of draden vereist. De eerste introductie van lineaire stappenmotoren vond plaats in 1968. De volgende afbeelding toont enkele typische lineaire stappenmotoren.
Basisprincipe van extern aangedreven lineaire motoren
De rotor van een extern aangedreven lineaire stappenmotor is een permanente magneet. Wanneer stroom door de statorwikkeling loopt, genereert de statorwikkeling een vectormagneetveld. Dit magnetische veld drijft de rotor aan om onder een bepaalde hoek te draaien, zodat de richting van het paar magnetische velden van de rotor samenvalt met de richting van het magnetische veld van de stator. Wanneer het vectormagneetveld van de stator een hoek maakt, draait de rotor ook onder een hoek met dit magnetische veld. Voor elke elektrische puls draait de elektrische rotor één hoek en beweegt één stap vooruit. Hij geeft een hoekverdraaiing af die evenredig is met het aantal ingevoerde pulsen en een snelheid die evenredig is met de pulsfrequentie. Door de volgorde van bekrachtiging van de wikkeling te veranderen, keert de motor om. De rotatie van de stappenmotor kan dus worden geregeld door het aantal pulsen, de frequentie en de volgorde van bekrachtiging van de motorwikkelingen van elke fase te regelen.
De motor gebruikt een schroef als uitgaande as, en een externe aandrijfmoer is aan de buitenkant van de motor met de schroef verbonden. Dit voorkomt dat de schroefmoeren ten opzichte van elkaar draaien, waardoor een lineaire beweging ontstaat. Het resultaat is een sterk vereenvoudigd ontwerp dat het mogelijk maakt om lineaire stappenmotoren direct te gebruiken voor nauwkeurige lineaire bewegingen in veel toepassingen, zonder de installatie van een externe mechanische koppeling.
Voordelen van extern aangedreven lineaire motoren
Precieze lineaire schroefstappenmotoren kunnen cilinders vervangen insommige toepassingen, wat voordelen oplevert zoals nauwkeurige positionering, regelbare snelheid en hoge nauwkeurigheid. Lineaire schroefstappenmotoren worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, waaronder productie, precisiekalibratie, nauwkeurige vloeistofmeting, nauwkeurige positiebeweging en vele andere gebieden met hoge precisie-eisen.
▲Hoge precisie, herhaalbare positioneringsnauwkeurigheid tot ±0,01 mm
De lineaire schroefstappenmotor vermindert het probleem van interpolatievertraging dankzij het eenvoudige transmissiemechanisme, de positioneringsnauwkeurigheid, herhaalbaarheid en absolute nauwkeurigheid. Het is eenvoudiger te bereiken dan de "rotatiemotor + schroef". De herhaalnauwkeurigheid van de gewone schroef van de lineaire schroefstappenmotor kan ±0,05 mm bedragen, en die van de kogelomloopspindel ±0,01 mm.
▲ Hoge snelheid, tot 300 m/min
De snelheid van de lineaire schroefstappenmotor is 300 m/min en de acceleratie is 10 g, terwijl de snelheid van de kogelomloopspindel 120 m/min is en de acceleratie 1,5 g bedraagt. De snelheid van de lineaire schroefstappenmotor zal verder worden verbeterd na succesvolle oplossing van het warmteprobleem, terwijl de rotatiesnelheid van de servomotor en kogelomloopspindel beperkt is, maar moeilijk verder te verbeteren is.
Hoge levensduur en eenvoudig onderhoud
De lineaire schroefstappenmotor is geschikt voor hoge precisie omdat er geen contact is tussen de bewegende en vaste onderdelen dankzij de montagespleet en er geen slijtage optreedt door de snelle heen-en-weergaande beweging van de movers. De kogelomloopspindel kan de nauwkeurigheid bij een snelle heen-en-weergaande beweging niet garanderen. De hoge wrijving veroorzaakt bovendien slijtage van de moer, wat de nauwkeurigheid van de beweging beïnvloedt en niet aan de vereiste hoge precisie voldoet.
Selectie van een lineaire motor met externe aandrijving
Bij het ontwikkelen van producten of oplossingen voor lineaire bewegingen adviseren wij ingenieurs om op de volgende punten te letten.
1. Wat is de belasting van het systeem?
De belasting van het systeem bestaat uit statische en dynamische belasting. Vaak bepaalt de grootte van de belasting de basisgrootte van de motor.
Statische belasting: de maximale stuwkracht die de schroef in rust kan weerstaan.
Dynamische belasting: de maximale stuwkracht die de schroef kan weerstaan als deze in beweging is.
2. Wat is de lineaire loopsnelheid van de motor?
De draaisnelheid van de lineaire motor is nauw verbonden met de spoed van de schroef: één omwenteling van de schroef is één spoed van de moer. Voor lage snelheden is het raadzaam om een schroef met een kleinere spoed te kiezen, en voor hoge snelheden is het raadzaam om een grotere schroef te kiezen.
3. Wat zijn de nauwkeurigheidsvereisten van het systeem?
Nauwkeurigheid van de schroef: de nauwkeurigheid van de schroef wordt over het algemeen gemeten aan de hand van de lineaire nauwkeurigheid, d.w.z. de fout tussen de werkelijke slag en de theoretische slag nadat de schroef een hele tijd heeft gedraaid.
Herhaalde positioneringsnauwkeurigheid: de herhaalde positioneringsnauwkeurigheid wordt gedefinieerd als de nauwkeurigheid van het systeem om de opgegeven positie herhaaldelijk te kunnen bereiken, wat een belangrijke indicator is voor het systeem.
Speling: speling van de schroef en moer in rust wanneer de twee axiale richtingen ten opzichte van elkaar bewegen. Naarmate de werktijd toeneemt, zal de speling ook toenemen door slijtage. Compensatie of correctie van de speling kan worden bereikt met de spelingverwijderende moer. Wanneer bidirectionele positionering vereist is, is speling een aandachtspunt.
4. Andere selecties
De volgende zaken moeten ook in overweging worden genomen bij de selectie: Is de montage van de lineaire stappenmotor in overeenstemming met het mechanische ontwerp? Hoe wordt het bewegende object aan de moer bevestigd? Wat is de effectieve slag van de schroefstang? Welk type aandrijving wordt gebruikt?
Plaatsingstijd: 16-11-2022