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2021年6月22日

高动态 AL8000 直线电机灵活的模块化系统

模块化线圈理念为机械设计开辟了新的自由度

最新的具有创新意义的另一个 AL8000 直线电机系列的推出,进一步完善了倍福驱动产品。该系列采用模块化设计,有 50、80 和 130 毫米三种宽度可选,可为现代化机械工程中的直线运动控制应用实现崭新的解决方案。

这款结构特别紧凑的 AL8000 由经过空间优化的相同线圈段串联而成
这款结构特别紧凑的 AL8000 由经过空间优化的相同线圈段串联而成

AL8000 直线电机能够将电机功率直接传输给要移动的负载,因此也被称为直接驱动。无需额外的机械传动元件,这一点在设计时就必须考虑到。与传统机构(如齿条与齿轮、主轴和齿形皮带传动)相比,具有决定性优势。

直线驱动技术 — 优势与需求

由于能够直接传输直线电机功率,因此电机和负载之间可以实现无背隙结构,从而可以实现高精度的应用。因此,直线电机是一个无磨损驱动装置,无需定期维护。直线电机采用直接驱动原理,无需使用限速装置,对速度和动态性要求特别高的应用,可以同时以最大精度运行,而不会出现任何问题。

虽然直线电机无需再使用容易产生背隙的机械传输元件,但仍需其它结构组件,如合适尺寸的导轨和轴承。此外,还有一个单独的设备托架,通过它可以安装线圈部分以及其它设备组件。这些结构组件对于实现基于直线电机的线性轴来说是不可或缺的,而且往往会对设计构成挑战。

通过对称性和模块化简化设计

AL8000 直线电机的开发重点是对称设计,以实现最简单、统一的机械设计,尽可能提高设计人员设计时的自由度。使用的主要方法是 AL8000 的模块化线圈设计方案,目的是在线圈部分的安装方面为各个设备托架的设计提供便利,并为不同类型的设备或不同的线圈部分建立一个共同的基础。

驱动技术产品经理 Angela Vogt
驱动技术产品经理 Angela Vogt

按照模块化的设计方案,整个线圈都是在倍福德国生产基地的最终生产期间由各个相同的段组装而成。这些段是线圈部分最小的模块化单元,由三个电机绕组组成。因此,直线电机产品系列中最短的型号由一段线圈或三个电机绕组组成。根据不同的力需求,直线电机可以由最多 15 段线圈组装而成,因此在一个紧凑型型号中,峰值力可以达到 6750 N。线圈部分总是由多个最小的模块单元组成。因此,直线电机系列可以实现系统、对称的扩展,在结构上具有下列优势:

– 串联经过空间优化的相同段可以实现线圈部分的紧凑设计。AL8000 定义的宽度和安装高度可以使用尽可能短的壳体满足最大的力需求,从而达到非常高的力密度。由于新的直线电机已经针对这么高的力密度进行过优化,随着力需求的增加,这种效果也会变得更加明显。因此线圈部分会非常短,移动路径和整台设备都可以设计得更短,显著减小占地面积。

– 模块化的线圈方案也使得线圈部分的结构完全对称,即得益于总是使用相同的定子段,它们在其中一个宽度内总是具有相同的钻孔布置型式。由于线圈部分较短,钻孔布置横向排列和纵向排列中各自的距离均相同。这样,设备制造商就可以使用统一的设备托架钻孔布置,在一个宽度范围内灵活地使用较长或较短的 AL8000,而结构上无需进行任何修改。也可以为所有 130 毫米宽的最大尺寸的电机建造一个设备托架,除了具有相同宽度的较短版本之外,还可以安装宽度较小的 Al804x(80 毫米宽)的每个线圈部分。对称统一的结构不仅仅带来了上述结构上的优势,它还让整个线圈部分实现了均匀的力叠加和热均匀分布,从而优化设备运行。

– 除线圈部分之外,相同宽度的磁板也有统一的钻孔布置,因此,不同长度的磁板可以在相同宽度内灵活使用。

得益于统一的钻孔布置,即使不改变设备托架的机械结构,也可以使用不同的直线电机设计
得益于统一的钻孔布置,即使不改变设备托架的机械结构,也可以使用不同的直线电机设计

如果考虑整个直线轴,除了直线电机和机械组件之外,还需要电缆及相应的拖链。AL8000 直线电机将电源与热保护触点相结合,为设备制造商带来了优势。两根电缆并为一根,省去了一根电缆,否则就必须从直线电机出发,经过设备,安装到控制柜中。这样不仅能够显著减少材料消耗,还能大幅减少安装工作和在拖链中占用的空间。

应用范围广泛的新设计理念

新的、高动态 AL8000 系列为设备制造商提供了具有超大灵活性的紧凑型直线电机。它们的使用从多个方面减少了设备所需的安装空间,降低成本。目前,AL8000 产品系列包括 28 个不同的线圈部分,它们被分为三种不同的宽度。

广泛的产品范围覆盖了几乎所有的力和速度要求,因此能够为几乎所有直线应用提供合适的驱动解决方案。我们可以根据客户的具体要求提供标准系列之外的产品,从而满足他们的的特殊需求。在这种情况下,任何直线电机都可以采用模块化线圈方案进行设计。