LINEARMOTOREN ALS DIREKTANTRIEBE
Immer höhere Anforderungen an Dynamik, Genauigkeit und Gleichlauf haben auch in der linearen Antriebstechnik neue Lösungsansätze erforderlich gemacht. Ähnlich wie die Torquemotoren als rotative Direktantriebe wurden deshalb auch lineare Direktantriebe entwickelt, bei denen die Last direkt mit dem bewegten Teil des Motors gekoppelt wird - ohne mechanische Übertragungsglieder. Durch diese steife mechanische Kopplung ergeben sich die selben Vorteile wie in der rotatorischen Direktantriebstechnik und es werden völlig neue Maschinenkonzepte möglich.
Gegenüber Linearsystemen, die von rotatorischen Motoren angetrieben werden (siehe Aktuatoren), kennen Linearmotoren keine Weglängenbeschränkung. Das stationäre Magnetassembly kann aus Standardschienen zu beliebigen Längen zusammengesetzt werden. Weil der bewegte Wicklungskopf für jeden beliebigen Weg verwendet werden kann, gibt es keine Einbußen in der Performance in Abhängigkeit vom Weg.
Spindelsysteme dagegen haben kritische Grenzen in der Geschwindigkeit und die Trägheit wächst mit der Länge des Verfahrweges.
Geschwindigkeitsbegrenzungen, hohe Trägheit und geringe Steifigkeit sind die Hauptnachteile anderer Systeme im Vergleich zu Linearmotoren bei längeren Verfahrwegen.
Funktionsweise von Linearmotoren
Linearmotoren arbeiten im wesentlichen wie rotatorische Motoren. Man kann sie sich so vorstellen, dass man einen gewöhnlichen Gleichstrommotor aufschneidet und in die Ebene abwickelt.
Ein Linearmotor besteht aus nur zwei Komponenten: einem Wicklungspaket (Forcer bzw. Primärteil) und einem Träger, auf dem die Magnete fixiert sind (Magnetschiene bzw. Sekundärteil). Die Kupferwindungen des Wicklungspaketes sind entweder in Epoxid oder Eisen eingebettet. Die Kupferwindungen führen den gesamten Strom eines Linearmotors.
Das Magnetassembly besteht aus Seltenen-Erde-Magneten, die in abwechselnder Polarität auf einem Stahlträger montiert sind. Sie erzeugen ein magnetisches Feld senkrecht zum Träger. Wenn in den Kupferwindungen Strom fließt, ergibt sich nach dem Lorentz´schen Gesetz eine Kraft F = I x B, die zur Beschleunigung der Masse benutzt werden kann.
Der Forcer wird üblicherweise an den bewegten Teilen der Maschine befestigt. Das Magnetassembly wird am statischen Teil der Maschine fixiert. Der Luftspalt zwischen Forcer und Magnetassembly ist typisch 0,6mm. Der Luftspalt kann um +/-0,3mm abweichen, ohne einen wesentlichen Leistungsverlust zu verursachen.
Eisenlose und eisenbehaftete Linearservomotoren
Bei den eisenlosen Motoren werden die Wicklungen mit Epoxid vergossen (Luftspaltwicklung). Diese Motoren sind für sehr gleichförmige Bewegungen geeignet. Bei ihnen wird keine magnetische Anziehungskraft erzeugt.
Bei eisenbehafteten Motoren hingegen werden die Wicklungen in einem Eisenkäfig fixiert. Eisenbehaftete Motoren nutzen das Eisen, um den magnetischen Fluss zu bündeln und können so eine sehr hohe Kraftdichte
erzeugen.
Eine Sonderbauform sind die Voice Coil Motoren (Tauchspulen). Das sind einphasige Linearmotoren für kurze Hübe und kleine Kräfte. Sie werden speziell in optischen Systemen und Halbleiteranwendungen verwendet; eine große Verbreitung finden Sie auch in kritischen Ventilanwendungen, bei denen die Hysterese eine große Rolle spielt; dort wird in der Regel aber nicht die Position des Motors sondern direkt die Zielgröße geregelt (Druck, Gasmischung, etc.).
Wir bieten folgende Linearmotorfamilien an:
- LC: eisenbehaftete Motoren mit 80 bis 3.600N Dauerkraft (ungekühlt)
- IC(D): eisenbehaftete Motoren mit 87 bis 7.500N Dauerkraft (ungekühlt)
- LZ: eisenlose Motoren mit 70 bis 900N Dauer; hohe Kraftdichte durch optimiertes Design (30% höher als herkömmliche Designs)
- LEU: eisenlose Miniatur-Linear-Motorenfamilie mit 7,5 bis 40N Dauer
- DX: kostengünstige eisenlose Linearmotoren mit 11 bis 924N Dauer
- IL: eisenlose Motorenfamilie mit 20 bis 450N
- Servotube Motoren: Linearmotor mit zylindrischem Aufbau mit 7 bis 280N Dauer; symmetrischer Aufbau eliminiert Querkräfte, integrierte Hallsensoren erzeugen ein 1Vss sinus/cosinus Signal, d.h. es ist kein zusätzlicher externer Sensor notwendig, IP67
- Fertige Lineartische: hier sind die vorgenannten Motorkomponenten bereits fertig mit Lagerung und Sensorik integriert, verschiedene Ausführungen mit bis ca. 2m Hub
- Voice Coil: einphasige Tauchspul-Linearmotoren für kleine Hübe und kleine Kräfte.