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2021年10月18日 | 从严苛环境到全自动仓储——管状直线电机优势显著
2021-10-18 来源：EEWORLD
直线驱动，更卓越，更高效，从严苛环境到全自动仓储——管状直线电机优势显著
能量的形式多样，可以是储能，也可以是动能，即运动。电机就是将储存的能量转化为动能。与其他万物一样，运动产生的方式也在不断发展。作为一种相对较新的驱动方式，管状直线运动正越来越受到机床制造、工厂自动化、包装、印刷和材料处理等各种应用的青睐。
由于在精度，速度，效率等各方面优势显著，管状直线电机在制造业，物流和其他领域大受欢迎，本文将对这种电机和其他三种最常见的驱动方式展开比较与研究。对于许多企业而言，能耗和员工安全都是重中之重，任何可以提高生产效率和员工安全的方法都值得考虑。
ANCA Motion来自澳大利亚，是运动控制系统与软硬件的开发商和制造商，同时为其姐妹公司ANCA数控机床提供服务。2014年起，ANCA在其全球著名的工具和刀具磨床中配备了LinX®管状直线电机，并将其应用在FX Linear和MX Linear刀具磨床中。
在精密工具制造业中，微米级精度和生产效率十分重要，配有LinX®管状直线电机的设备不仅可以降低运行成本，还可获得更好的表面光洁度，更高的效率和可靠性，因此深受客户喜爱。
左图：搭载LinX®的磨床所加工的刀具表面光洁度
右图：滚珠丝杠磨床所加工的刀具表面光洁度
气缸
气缸的历史大约可以追溯到第二次世界大战。如今，它们是工厂的重要使用产品，可实现两点间的快速移动（噪声较大）。它们是工厂电力的主要消耗源。据估计，由于工作时会产生大量的热量，使用压缩空气直接执行运动所需的能量是使用电能的十倍。尽管效率不高，但气动技术已为人们所熟知，应用广泛。
根据规模的不同，工厂有些情况下可能需要多台空气压缩机和/或一个复杂的气路系统才能将压缩空气输送到所需位置。在这样的气路系统中，因为气体泄漏造成的损耗是非常高的。这种系统带来的主要问题是它们缺乏灵活性。重新校准不同生产过程的空气压力有时需要几个小时。
与气缸不同，ANCA Motion的LinX®管状直线电机采用基于伺服的闭环控制，可以快速轻松地更改运动位置，这意味着它可以尽可能地缩短不同生产过程之间的调整时间。它们还集成有分辨率为10um的位置传感器，无需外部编码器，不仅简化了系统集成，同时也可满足更高的质量和产量要求。
这样，节约的能源成本可迅速与前期的投入成本相抵。相比于气动技术，其回收期一般为18个月。
滚珠丝杠
相比气动技术，滚珠丝杠的应用历史更久远，大约经历了一个多世纪的发展。现今它仍然存在，并广泛应用于各个领域，如动力转向和机械臂移动。这是一种间接的驱动方式，通过螺母和螺纹将旋转运动变成直线运动。滚珠丝杠运动有其实用性，从其使用的历史便可见一斑，但它也有缺点。
它无法迅速加减速。运动部件之间的接触会产生摩擦和磨损，因此需要润滑剂。润滑剂有可能会成为污染源。随着时间的推移，磨损还会导致维护成本增加，性能下降。由于螺纹与螺母之间存在着间隙，这也会引起另一个问题，就是反向间隙。
相比之下，LinX®管状直线电机则更为灵活。由于其直接驱动的特点，它没有反向间隙，动子（带有铜绕组的电机线圈）和磁杆（带有永磁铁的密封不锈钢管）之间没有摩擦。没有摩擦意味着磨损更少，寿命更长，加工出来的刀具或其他应用领域的产品质量更佳。
LinX®电机还能实现高达10米/秒的速度，大幅提升生产效率。
平板直线电机
平板直线电机（通常简称为直线电机）经常被描述为旋转电机的展开版本，其中，旋转电机的转子（含永磁体）是平板直线电机的固定部分，而旋转电机的定子（包含线圈）是平板直线电机的运动部分。
在非工厂环境中，这种原理的应用例子有磁悬浮列车和轨道炮。而在工业环境中，应用这种原理的平板直线电机可凭借其高精度，高加减速和高推力应用于材料处理和机床中。
与滚珠丝杠相比较，平板直线电机的优势是没有反向间隙。
这种电机的缺点是无法在恶劣的环境中使用。另外由于电机线圈和磁块之间存在吸引力，会产生机械应力和热量。这样就可能需要使用单独的冷却系统，反过来增加了机器的整体成本。另外，强大的下压力会导致直线导轨更快地磨损，从而需要经常进行更换。
为了解决以上这些问题，管状直线电机的设计可以充分利用磁通量，电机线圈与磁杆之间没有接触，可实现更好的热稳定性，延长设备使用寿命。同时，LinX®电机采用对称设计，不存在下压力。这些特性都使之可以胜任严苛环境下的工作任务。所以厂商的设备可以以更低的成本，达到更优的精度。
来自澳大利亚的工程传承，誉享全球
ANCA Motion的管状直线电机最初是为了让ANCA数控机床在激烈的国际竞争中赢得更多优势而设计的。ANCA是数控刀具磨削技术的全球领导者，自1974年以来创造了一系列世界之最，其墨尔本工厂生产的产品几乎全部都远销海外。
LinX®系列电机不仅在刀具制造方面有着多年的应用历史，而且在全球拥有越来越多的客户，在不同的行业和应用中发挥着广泛的作用。这其中包括拾放，贴标，压制，分拣，堆垛，传送，产线分配以及自动化仓储中的许多其他处理应用。除了LinX®，ANCA还可提供系列的伺服驱动器，人机界面和控制系统。ANCA Motion在开发运动控制解决方案方面有着数十年的经验，还可与客户合作研发定制化的解决方案。由工程，销售和服务的专家组成的本地团队可为其提供全力支持。
除了定制电机之外，ANCA Motion提供两个系列的标准LinX®管状直线电机：M系列（持续推力为80 N至287 N，峰值推力为1200N），防护等级IP 66，和S系列（持续推力为335 N至630 N，峰值推力为4270N），防护等级IP 67。
关注ANCA Motion
ANCA Motion是ANCA集团的全资子公司，设计和制造灵活的控制系统，特别是高精度的CNC设备。ANCA Motion根据OEM客户的特殊要求定制化硬件和软件。ANCA Motion可以提供一整套的解决方案，从交钥匙的自动化控制包到单独的产品，如数字伺服驱动器，运动控制器，软PLC，CNC，IO模块，电机，电缆和电气柜等一系列优质产品。
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