在探索混合式直线电机的特点及应用优势研究中,我们需要首先理解这一类电机是如何将旋转运动转变为线性运动的。这种转变可以通过几种机械方法实现,包括齿条和齿轮传动、皮带轮传动以及其他机械联动装置。这些设计都需要各种机械零件,而最有效地完成这种转变的方式是在电机内部实现。
基本的步进电机由有磁性的转子铁芯通过与由定子产生的脉动定子电磁场相互作用而产生旋转。在直线电机中,将旋转运动转换为线性运动,其精密性取决于轉子的步进角度和所选方法。直线步进电机最初出现在1968年的专利文献中,并且随后被广泛应用于制造、精密调准和流体测量等高要求领域。
使用螺纹的直线电机会根据其螺距来决定其精密度。在这种设计中,一个螺母安装在直线电机的轉子中心,与之对应的是一根螺杆,它与该螺母配合以允许轴向移动。当轉子旋转时,确保螺杆不会随之一起旋转是一个挑战。这可以通过在外部或内置固定型号不可能旋转但轴向可自由移动型号的螺母来实现。
为了简化设计并提高效率,在電機内部實現線性變換是一種重要考慮。此方法极大地简化了設計,使得许多應用領域無需額外機械聯動裝置即可直接使用線性電機進行精確線性運動。
混合式步進電機已經有多年歷史,並且擁有一些明顯優點,如設計簡便、緊凑、無刷(因此無火花)、令人驚嘆的地理優點、實用的設計以及良好的可靠性。不過,這些電機也有一些局限,如在沒有日常維護的情況下,它們不能長期保持耐久性能。
為了克服這些限制並使線性電機具有更高耐久性能,但不需要維護,一些改進措施已經被提出。例如,最近研發了一種新型導輪與導軸組合,這種組合能夠提供更長壽命並減少磨損。此外,由於步進電機中的唯一磨損部件是軸承及其與導軸/導輪構成的一部分,因此對於這兩個部件進行改進也是關鍵所在。
總結來說,混全式步進電機因其簡單、高效以及適用於多種應用領域而受到廣泛青睞。但是,以獲得最佳性能為目標時,不同材料選擇對於推動系統中的扭矩傳輸至關重要。在混全式一步驟器內部運作時,比如Acme形狀比V形更加有效,因為它們提供較低摩擦力和較高傳送力的能力。而且,由於它們表面的光滑程度,以及公差控制得更加嚴格,因此Acme形狀成為理想選擇。此外,用工程塑料製成導輪帶來了額外好處,即降低了摩擦系數,但當涉及到熱膨脹問題時,其缺陷也隨之浮現出來。