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 Linearmotoren

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.

Sensorik

Für die Kommutierung, die digitale Geschwindigkeitsregelung und den Positionierbetrieb unserer Linearmotoren setzen wir Wegmesssysteme bzw. –sensoren ein. Mehr Information dazu finden Sie unter Sensoren.

PBA Linearmotormodule eisenlos
Sinadrives Linearachse - eisenbehaftet
Eisenlose Tubular-Motoren