盡管無鐵直線電機(jī)已經(jīng)在半導(dǎo)體和電子應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用了十多年，但許多設(shè)計(jì)師和原始設(shè)備制造商仍將其視為“利基”產(chǎn)品。但是，隨著越來越多的行業(yè)在包裝、裝配和零件加載應(yīng)用中采用線性電機(jī)作為滾珠絲杠的替代品，直線電機(jī)作為獨(dú)特應(yīng)用的昂貴解決方案的看法正在慢慢改變。雖然直線電機(jī)技術(shù)的成本在過去十年中有所下降，但直線電機(jī)和滾珠絲杠之間的選擇必須同時考慮到應(yīng)用程序的性能要求和機(jī)器或系統(tǒng)壽命期間的總體擁有成本。以下是比較和選擇滾珠絲杠和直線電機(jī)時需要考慮的一些關(guān)鍵參數(shù)。
使用直線電機(jī)具有高動態(tài)運(yùn)動，適用于要求苛刻的工業(yè)應(yīng)用。
直線電機(jī)的優(yōu)勢
直線電機(jī)本質(zhì)上是一個“展開”的伺服電機(jī)，其中帶有永久磁鐵的轉(zhuǎn)子成為靜止部件（也稱為次級部件），定子成為運(yùn)動部件（也稱為初級部件或力部件），線圈由環(huán)氧樹脂包裹。直線電機(jī)最公認(rèn)的優(yōu)點(diǎn)是沒有運(yùn)動部件，這使其能夠?qū)崿F(xiàn)比滾珠絲杠更高的定位精度和重復(fù)性。編碼器還提供了定位精度方面的另一個好處。滾珠絲杠通常使用安裝在電機(jī)上的旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行定位反饋，而直線電機(jī)則使用磁性或光學(xué)線性刻度進(jìn)行位置反饋。線性刻度測量負(fù)載位置，從而更準(zhǔn)確地讀取實(shí)際位置。對于非常高精度的應(yīng)用，這種更精確的位置反饋可能意味著符合規(guī)格的零件與需要返工或報廢的零件之間的差異。
直線電機(jī)VS滾珠絲杠
直線電機(jī)提供優(yōu)勢的一個領(lǐng)域。理論上，直線電機(jī)的允許行程長度是不受限制的，系統(tǒng)的其他部件（直線軸承、電纜管理和編碼器）決定了最大行程。同樣，直線電機(jī)的最大速度和加速度遠(yuǎn)高于滾珠絲杠的最大速度和加速度，只要其他系統(tǒng)部件的尺寸符合這些規(guī)范，典型額定速度可達(dá)10 m/s，加速度為10 g。盡管該系統(tǒng)的其他部件施加了限制，但在需要長行程和高速度的應(yīng)用中，直線電機(jī)仍然優(yōu)于滾珠絲杠。它們還具有允許獨(dú)立駕駛的車廂（主要）位于同一次要部分的優(yōu)勢。這在一些包裝應(yīng)用中特別有用，在將要包裝的材料插入包裝介質(zhì)之前需要對其進(jìn)行壓縮（想想塑料袋中包裝的尿布）。
總擁有成本因素
維護(hù)和可靠性是總體擁有成本分析中的重要標(biāo)準(zhǔn)，直線電機(jī)在系統(tǒng)壽命中提供了若干好處。首先，由于直線電機(jī)不包含機(jī)械運(yùn)動部件，因此直線電機(jī)本身不需要維護(hù)。只有線性支撐軸承需要定期潤滑，許多軸承現(xiàn)在提供“長期”潤滑或“終身潤滑”選項(xiàng)。傳動系統(tǒng)中沒有運(yùn)動部件也提高了可靠性，因?yàn)闆]有滾動元件、軸承滾道或密封件會隨著時間的推移而磨損并需要更換。
對于任何線性系統(tǒng)，必須考慮環(huán)境和密封和保護(hù)蓋的需要。直線電機(jī)也不例外，因?yàn)樗鼈儽葌鹘y(tǒng)的滾珠絲杠組件更難封閉和保護(hù)。然而，在許多情況下，只要線性軸承在工作環(huán)境中適當(dāng)密封，線性電機(jī)就可以承受比滾珠絲杠更嚴(yán)重的污染。
對于直線電機(jī)來說，溫度是最關(guān)鍵的環(huán)境因素。由于用于將線圈封裝在無鐵直線電機(jī)中的環(huán)氧樹脂不容易散熱，因此可能需要通過強(qiáng)制空氣或水進(jìn)行冷卻，以保持電機(jī)和安裝結(jié)構(gòu)的可接受工作溫度。一些制造商使用具有高散熱能力的環(huán)氧樹脂，但檢查電機(jī)的散熱情況以及溫度對電機(jī)可用力的影響是很重要的。
越來越多的行業(yè)和應(yīng)用要求長行程、高速度和高定位精度。雖然許多類型的線性系統(tǒng)可以滿足這三個標(biāo)準(zhǔn)中的兩個，但直線電機(jī)是唯一可以提供這三個標(biāo)準(zhǔn)而不妥協(xié)的技術(shù)。隨著吞吐量和總擁有成本成為技術(shù)選擇的決定因素，設(shè)計(jì)師和原始設(shè)備制造商越來越熟悉直線電機(jī)技術(shù)，并幫助他們從“利基”轉(zhuǎn)向主流地位，以及皮帶、機(jī)架和小齒輪，甚至滾珠絲杠。