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直线电机提供高速、高力和高精度。直线电机的选择对系统性能和效率有显著影响。本博客将帮助您为不同目的选择理想的直线电机，重点介绍铁芯和无铁芯直线电机。
直线电机显著提高了各种应用的动态性能。最合适的电机取决于您的应用的独特需求。浦卓科技是一家领先的直线电机解决方案提供商，为各种需求提供铁芯和无铁芯直线电机。除了大量现成产品外，浦卓科技还可以提供最适合您应用的定制服务。
直线电机概述
直线电机是一种直线运行的电动机，提供直接的直线运动，与传统电动机的旋转运动相反。直线永磁电机具有高精度、高速度和高加速度，使其成为高科技应用的完美选择。直线电机由两个独立的部分组成：磁体阵列（静态部分）和线圈单元（运动部分）。该技术可以提供无接触和无摩擦的操作，从而实现更高的精度，并可选择真空兼容的解决方案。
铁芯还是无铁芯
最重要的决定之一是选择铁芯或无铁芯直线电机。这两种类型的工作原理相同，但结构不同。这会导致不同的性能水平、形状因素和副作用。
铁芯直线电机
铁芯电机由磁体阵列或轨道（次级部分）和线圈单元（初级部分）组成，线圈嵌入叠片铁芯堆中。由于铁具有聚焦和增强磁场的能力，这些电机以其高力密度而闻名。因此，这些电机只需要一组磁铁，这些磁铁的磁场流过线圈单元的叠片铁芯（见图1）。因此，对于相同的输出力，铁芯电机通常是更便宜的解决方案。
Figure 1. 铁芯直线电机的横截面
叠层铁堆很重要。首先，它从线圈单元向磁体阵列产生了显著的吸引力（与运动方向正交）。当轴承系统需要一定的预载荷时，这种吸引力可能是有利的。其次，由于铁堆相对于磁体阵列具有优选位置，因此它会产生额外的齿槽力和力波纹。通过在磁体阵列上施加倾斜和适当的叠片尺寸，可以最大限度地减少这种影响。
当定位精度在1-10µm或以上，并且所选的轴承技术能够应对较大的吸引力时，铁芯电机通常是合适的选择。
Figure 2. “Chiron” 铁芯直线电机
浦卓科技的铁芯电机，如Chiron series (见图2) ，提供了出色的连续和峰值力。 Chiron系列非常适合需要高力或高速的应用，如机床和拾取与放置机器。
无铁芯直线电机
无铁芯直线电机的线圈单元不包含叠片铁芯或任何其他磁性材料。磁场由第二个磁体阵列封闭，该阵列与第一个磁体阵列一起形成“磁轭”（见图3）。
Figure 3. 无铁芯电机的横截面
线圈单元夹在这两个板之间（见图4），由于没有任何磁性材料，它可以提供非常精确的力水平，同时具有极低的力脉动。此外，线圈单元和磁轭之间没有吸引力，这提供了与运动方向垂直的极低刚度。
Figure 4. “Phoenix” 无铁芯直线电机
因此，无铁电机适用于需要纳米级精度和/或需要精确扫描运动（恒定速度）的应用。
浦卓科技的无铁芯电机，如Phoenix 系列 （见图4），非常适合需要极其平稳和精确运动的应用，例如半导体制造和计量、DNA测序或医疗设备。
选择正确的电机类型
电机选择是电机尺寸和温度之间的平衡，同时满足运动和负载要求以及驱动约束。
了解运动要求
为了避免选择对于应用来说太大或太贵的电机，确定精确的运动曲线以及每单位时间执行该曲线的频率非常重要。
所需的力分布可以从实际运动分布、占空比、惯性（质量）、摩擦和阻尼中找到。考虑将致动器的运动质量也纳入其中（例如，动圈应用的线圈单位质量）。对于铁芯电机，还要考虑与所选轴承系统相结合的吸引力，以确定可能需要的额外推进力。
峰值力和连续（或均方根）力都可以从该力分布中得出。这有助于您选择合适的电机尺寸。
定义电机尺寸
与电子元件相比，线圈单元具有相对较大的热电容。因此，您可以利用力的短期变化，而不会对温度产生重大影响。
大多数线圈单元可以具有温度传感（以PT1000传感器的形式）或温度保护（以PTC的形式），或两者兼而有之。当电机应在接近热极限的情况下使用时，这一点很重要，以避免损坏线圈的绝缘系统。
冷却方法、环境温度和线圈单元的内部热阻决定了电机产生的最大连续损耗。这些可以帮助您找到有效的连续力，该力应至少大于从运动轮廓中得出的所需的连续力。
选择绕组配置（匝数、线圈并联/串联）
绕组配置的选择平衡了电流的电压，反之亦然。例如，速度相对较低的应用程序应使用具有更高力常数（更多匝数或线圈串联）的绕组配置。这反过来又降低了所需的电流水平，并允许您使用额定电流较低的电机驱动器，这可能会降低整体系统成本。
Chiron和Phoenix电机系列为大多数型号提供了四种不同类型的绕组配置，使您能够根据应用优化绕组配置，并最大限度地降低整体系统成本。
浦卓科技的直线电机选型工具帮助您进行选型
借助我们专有的电机选型工具，我们可以为您的特定应用优化电机选择，找到最佳的技术和最经济的解决方案。
选择合适的直线电机会显著影响系统性能。Prodrive Technologies的广泛产品组合可让您为您的应用选择完美的电机。通过了解铁芯和无铁芯直线电机的优缺点，您可以做出明智的决定，提高系统的效率和有效性。
Figure 5. 直线电机选型工具
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