瑞士管式直线电机技术

一．直线电机概述

直线电机是将传统电机的定子的磁场打开，并进行侧向旋转，通过电流的变化对内部的动子形成直线的磁场力，从而直接实现直线运动的，省去了传统的旋转运动转化成直线运动所需要的各种结构。

与传统的通过丝杠、齿轮齿条、同步带、凸轮的旋转转直线运动相比具有以下的优点：

1. 速度快  传统的电机加丝杠的方式，即使是欧美的电机配上20导程的丝杠，传动速度也只有1.6m/s，通常的运行速度在1m/s以下。而直线电机的最大速度可以达到6m/s,通常的速度也在3m/s左右。在运行速度上是传统的丝杠式的3倍。

2. 体积小  由于直线电机取代了传统的电机、减速机、丝杠及其他固定和连接器件一套系统，因而其体积只有原来一套系统的不到一半。

3. 重量轻  由于体积小，而且电机本身采用合金材料，通常重量是传统系统的1/3。在一些需要搭载的系统上，Z轴的运动机构的重量直接影响X,Y轴的功率。此时若垂直运动使用直线电机，可以把整个系统的功率都降低。

4. 能耗低  由于电机运动过程中，动子是悬浮在磁场中的，摩擦力很小，因而节约了由于摩擦而产生的发热的能耗。

5. 使用寿命长  由于电机运动中摩擦力很小，从而运动对电机的损害也很小，具备了很长的使用寿命。国外已有设备上的直线电机使用寿命有超过15年的。

二．科瑞力摩管式直线电机

科瑞力摩管式直线电机产自瑞士，其电机是由独立的定子和动子两部分组成，外形类似于气缸，可以实现高速、高响应的多点位置、速度、加速度、以及力量的控制。

与传统的板式和U型槽式的直线电机相比，科瑞力摩管式直线电机具有以下优势：

1.       磁场能量利用率更高

由于板式和U型槽式的直线电机动子都有一面是开放的，而管式直线电机的磁场是全封闭的，因而同样的电流产生同样的磁场时，动子可以获得更高的能量。体现在电机的性能上就是，电机的加速度更大，速度更快。

新型的U型槽式直线电机的最大加速度是60g, 而交流的管式直线电机的最大加速度可以达到100g。平板式直线电机的最大速度一般在5m/s左右，而管式直线电机的最快速度可以达到6m/s以上。

落实到具备的设备生产中，使用了更高速度的电机的设备也就具备了更高的生产效率。从而可以通过更少的设备，达到同样的产量。而设备所需要的生产空间、生产能耗以及维护成本都大大降低了。

2.       安装使用更为简单

板式和U型槽的直线电机的结构，决定了其使用的时候必须要加装外置的反馈才能够实现伺服控制。市场上直线电机用的比较稳定的光栅尺，其产品的价格动辄都几千或者上万。

科瑞力摩管式直线电机内置了位置传感器，电机自身可以实现速度环、位置环和力量环的闭环控制，位置控制的重复精度为0.05mm，推力的控制精度可以达到0.1N,。

直线电机在未使能的状态下，动子和定子都是分离的。但是板式和U型槽的直线电机由于结构上是开放的，从而两个部分会完全脱开。在使用过程中，必须要加装导轨并固定。

而管式直线电机由于动子是套在定子内部的，电机使能状态对二者不构成影响，因而在一些推动和剔除应用的时候只需要将定子固定即可，从而简化的电机使用中的安装要求。

3.       科瑞力摩管式直线旋转电机可以实现直线加旋转两个方向的运动

在很多的拾取和装配动作上都需要在Z轴的方向上再增加一个旋转运动，从而实现物体

方向的改变。通常的实现方法是在Z轴机构的末端增加一个旋转电机来实现。

这样的结构会使得Z轴的负载变得更大，从而在X、Y轴上需要更大功率的电机。另外，旋转的运动与直线运动不在同一条线上，结构和运动控制的算法上都变得比较复杂。

由于管式直线电机的主体是圆柱型的，从而动子和定子有很好的同心度，可以通过一个电机实现直线加旋转运动。直线运动和旋转运动都是伺服控制的，旋转的重复精度达到0.05度，直线运动的重复精度为0.05mm。

三．科瑞力摩管式直线电机的应用

科瑞力摩管式直线电机目前已在欧美的设备上得到了广泛的应用。

主要涉及以下行业：

1.       包装行业，主要客户如德国的 KLONES、KHS以及SIDEL 、Uhlmann等

2.       汽车行业，主要客户包括BOSCH， CONTIMENTAL， ZF等。

3.       烟草行业， 如意大利的GD。

4.       自动化生产线， 如瑞士的维氏军刀，劳力士手表等等。