瑞士直线电机Linear_Motors_v2.1_chinese

类型 LMA
说明
• 持续推力最大 • 最适用于高负荷周期应用 • 兼容600 VDC
LMG LMS ILM
• 结构紧凑 • 经济 • 最大推力大 • 兼容600 VDC
• 结构紧凑 • 经济 • 持续推力大 • 兼容600 VDC
• 推力大 • 可选配空气冷却 • 运动质量小 • 零推力波动
• 中等推力
易于安装
ETEL的直线电机种类齐全，几乎能适应任何应用要求。ETEL的标准产品线范围广，有 无铁芯电机也有带铁芯直线电机。它们各有优点： • 有铁芯直线电机结构所需空间小，可集成在机器中。结构非常紧凑，单位尺寸的推力最大。 • 无铁芯直线电机形状更为扁平，因此机器制造商能更灵活地安排电机在机器中的位置。
直线电机
Innovative Motion Control
关于ETEL的直线电机
过去20多年来，直接驱动电机显著提升了许多应用的性能，包括大量高技术行业的应 用。今天，直接驱动技术已成为满足现代机器高生产力\高精度和高动态性能的优选解 决方案。
直接驱动系统基本含义是负载与电机直接连接在一起，也就是说电机“直接驱动”负 载。刚性更高，结构更紧凑是该技术的几个突出优点。除高动态性能外，直线电机还 能降低整机成本，简化机器结构，消除磨损和减轻维护。
• 圆晶检查系统 • 贴片机 • 芯片翻片机 / 内核芯片焊机 • 焊线机 • 极高速度轴 • PCB电路板测试机 • 气浮系统 • 坐标测量机 • 光学设备制造 • 医疗器械
• 贴片机 • 芯片翻片机 / 内核芯片焊机 • 焊线机 • PCB电路板测试机 • 极高速度轴
Innovative Motion Control
结构
必须特别注意机器结构刚性。对于大部分应用，机器的共振频率需大于200 Hz。通常 用有限元分析进行设计验证。高性能控制环和控制元件（电机，电子系统和编码器） 以及设计合理的机械系统是系统刚性的保证。
10 000
刚度 [N / µm]
读数头 磁道 轴承
光栅尺
1 000
100 1
10
有效负载的固有刚性
更多信息， 参见我们的
运动控制 样本。
+
技术参数
精密 速度 平稳性 刚性 行程 负载 成本
平面滑动
* * * * *** ** ****
交叉滚柱
*** ** *** *** * ** **
循环滚珠
**** **** *** *** *** ***
**
空气
**** **
**** ** ** * *
* 最不好 / **** 最好
由于直线电机在低速甚至是静止时也能产生大推力，因此其规格不是基于功率而主要 基于推力，这一点与传统驱动系统不同。
直线伺服电机的运动件直接连接机器负载，所需空间小，机器结构简单，没有反向间 隙，也不存在可能失效的部件，例如滚珠丝杠，联轴器，皮带或其它机械传动件。最 后，带宽更大，刚性更好，可保证更好的重复定位精度和高速运动时的定位精度。
12
14
16
持续推力 Fc，600 VDC Fc，300 VDC
直线电机 | 5
直线电机
20年来，市场上出现了许多结构的直线电机。但只有少数结构有实际价值以及可行性 和经济性。ETEL始终专注于永磁励磁的扁平同步3相直线电机。这类电机占全球工业应 用的90%以上。它们可被分为有铁芯和无铁芯电机。
有铁心电机具有极高最大推力密度和最优的热效率，在对温度漂移敏感的高精度机床 应用中表现出突出优势。LMA是中型电机系列，最适用于高持续推力要求的应用。 LMG是小型电机系列，最适用于高动态性能应用，其最大推力与持续推力比高。如果 应用需要用更高性能电机，LMS系列在系统安装方面与LMG十分接近，但持续推力大 约高30%。这使LMS系列非常适用于高负荷周期轴的应用。ILF是小型电机系列，最适 用于极高动态性能和运动质量小的应用。ILM是大功率版的ILF系列。这些电机也具有 极好线性特性，最适用于最为苛刻的扫描应用，满足零吸力和最佳速度稳定性要求。
永磁同步直线电机
标准产品
有铁芯电机 • 最高速度15 m/s • 最大加速度20 g • 最大推力279至3700 N • 推力波动小 • 所有类型的直线电机全部使用相
同的MWD磁道
无铁芯电机 • 最高速度20 m/s • 最大加速度30 g • 最大推力90至2500 N • 选装：强制空气冷却 • 无吸力 • 无推力波动
推力 [N]
直接驱动
传送带/正时皮带
丝杠 齿轮齿条
为什么选择ETEL？
专利技术
ETEL获专利的铁芯结构成就了业内最高效的直接驱动直线电机。特别适用于推力大， 而且推力波动最小的应用。
最高性能
ETEL带有运动和控制单元的完整直线电机解决方案可提供最佳系统性能。完整ETEL解 决方案的高度一致化结构设计使机器制造商易于将其集成在机器中。因此，客户可更专 注于自己的核心竞争力和核心技术，由ETEL负责运动系统（更多信息，参见第8页）。
高负荷周期应用
1000
ILF15-050
500 ILM03-040
LMA11-030 LMS10-030
LMG05-030
ILF03-030 0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
ILF
ILM
LMA
LMG
LMS 持续推力 [N]
1000
定制电机
30多年的直接驱动系统开发经验使ETEL拥有快速和高效调整现有产品适应客户特殊要 求的专业能力。模块化和结构设计开发灵活性简化了直线电机的定制过程。ETEL也开 发全新电机结构，满足特殊要求或非常规要求。
ILF
• 运动质量极小
• 零推力波动
ETEL电机设计能力也支持更复杂要求，例如一体化轴。事实上，我们拥有 完全满足用户应用所需的特定形状的电机设计能力。最终形成紧密集成的一 体化和具有高性能的运动系统。
集成电机
6 | 直线电机
应用
• 圆晶检查系统 • 贴片机 • 芯片翻片机 / 内核芯片焊机 • 焊线机 • PCB钻孔机 • PCB电路板测试机 • 平板显示设备 • 医疗器械 • 一般自动化系统
此外无铁心电机没有推力波动，而且运动惯量非常小。
动态性能
直线电机的应用对动态性能有多方面要求。根据系统的负荷周期，基于所需驱动的最 大推力和最高速度选择电机： • 如果应用的有效载荷小，所需速度和加速度较高时，通常选用无铁芯直线电机（因为
没有铁芯，因此运动件重量小）。由于它们没有吸力，无铁芯直线电机适合配空气轴 承，速度稳定性优于0.1%。 • 有铁芯直线电机的单位尺寸推力大，硅钢片铁芯的磁场强度高。由于持续推力大，这 些电机能很好地满足高负荷周期中等动态性能和高动态性能应用的要求。
ETEL提供尖端位置和运动控制单元的完整产品线，广泛应用于多个主导行业。
电子系统
ETEL的AccurET/UltimET控制 单元产品线设计用于多种电子系 统和半导体类应用，精度要求极 高，且不影响产能。
编码器
高精度，高分辨率位置测量系统是保证直 接驱动最佳工作性能的基本条件。负载直 接连接驱动系统提高了精度，但是要实现 高性能必须正确选择位置测量系统。这需 要使用线数很高的绝对式或增量式光学编 码器。经过电子系统细分后，分辨率能达 到纳米级。
无框的直线电机没有外壳，轴承，测量系统，因此机器制造商可以根据应用要求灵活 选择最合适的部件。
直线电机优点
应用直线电机技术的主要优点： • 动态性能好 • 精度高 • 速度控制好 • 结构非常紧凑 • 平均无故障时间（MTBF）长 • 所需维护少 后面还将详细介绍这些优点。
应用领域
以下是直线电机成功应用的部分行业举例，为这些领域的客户提供了突出竞争优势。
电子系统
为达到直线电机的最高性能，需要用极高带宽的全数字控制单元，例如ETEL AccurET 系列位置控制单元。 在直接驱动系统中，控制单元的精确位置信息来自位置测量系统，位置测量系统与负载 之间没有运动传动。由于位置测量信号质量高，高端控制单元（例如ETEL的AccurET） 能用极高频率进行先进的控制运算。因此，能显著提高轴的运动精度和动态性能。
ETEL的专业经验还包括：
• 有铁芯和无铁芯电机 • 单励磁和双励磁 • 横向磁场 • 长定子 • 复合电机（直线/旋转电机） • 超大直径旋转轴的直线电机
• 高温和低温 • 真空 • UL认证 • 航空航天电机 • 特殊磁道 • 多电机集成
直线电机 | 7
直接驱动系统
为使直接驱动电机达到最高性能，全套直接驱动系统中的直接驱动电机必须满足精度 和刚性要求。除电机外，直接驱动系统的四大部件是电子系统，编码器，轴承或机器 结构。四大部件中的每个部件简要说明如下。
无铁芯电机
双面磁道 电缆
无铁芯电机
铁芯 磁铁 电缆
线圈 磁铁
线圈 磁道
圆晶和内核级封装 2 | 直线电机
过程控制
光刻技术
测试和控制设备
贴片机
平板显示器
光伏
光学
冲压 / 激光切削
医疗器械 直线电机 | 3
Innovative Motion Control
为什么选择直线电机？
降低成本
由于负载直接连接电机运动件，不需要任何机械传动，例如丝杠，皮带，齿轮齿条以 及蜗轮驱动副。与有刷电机不同，直接驱动系统中运动件之间没有接触。因此不存在 机械磨损，所以可靠性高，使用寿命长。又由于机械零件少，所需的维护少，因此系 统成本低。直线电机构成的直接驱动系统是一个工作高效且无齿轮的系统。
直线电机产品线
ETEL是业内提供标准化直线电机产品品种最全的公司。50多种可选型号，几乎能满足 任何要求 。
4000
3500
LMA22-100
最大推力 [N]
高动态性能应用 -最大推力与持续推力比高
3000 2500 2000 1500
LMG15-100
LMS15-100
ILM12-060
-最大推力与持续推力比低
力速范围大
直接驱动的直线电机在整个运动速度范围中（从零速，低速到高速）都提供大推力。 直线电机允许的运动速度非常高（最高速度15 m/s），但由于存在涡流损失的限制， 高速度对有铁芯电机的推力有影响。 直线电机的运动速度控制非常平稳，速度波动小。直线电机性能与其运动速度范围的 关系，参见力速曲线。
4 | 直线电机
闭环刚性
100
频率 [Hz]
1000
直线电机 | 9
直线电机选型
为保证系统的高性能，选择直线电机时必须考虑许多因素。本样本简要介绍选择直线 电机时需考虑的几个因素。有关计算和规格的详细信息，请参见《ETEL直线电机手 册》或请ETEL应用和服务工程师提供帮助。
选择控制单元时需要考虑的主要因素： • 高频控制环（电流，速度和位置环） • 电流和位置环带宽大（通常分别>2kHz和>100Hz） • 编码器细分倍数高，确保足够的速度和位置分辨率 • 先进的控制算法（前馈的PID，状态空间调节器，观测器，带阻滤波器等） • 高级功能：同步轴控制，3D绘图，补偿磁阻力，粘滑温度飘移，其他可重现的系统问题
直接驱动专业技术
30多年专注于直接驱动技术，ETEL高素质的员工可为客户提供高价值的技术资源。 从初期设计到机器调试，ETEL为客户提供全程服务。
高质量
ETEL采用最现代化的开发技术和完整的检验程序确保最终产品的高质量。ETEL电机全 部在瑞士生产，并全部按照最高质量标准Biblioteka Baidu产。
易于集成
ETEL直线电机适用于大量电子控制系统，因此易于集成为直接驱动系统。
8 | 直线电机
结构 电机
图片由海德 汉公司提供
Innovative Motion Control
轴承
选择轴承时主要考虑系统动负荷和精度要求。稳定性、精度和重复精度要求高的应用通 常需要用刚性好的轴承，以满足性能要求。直接驱动系统中的机械轴承通常是磨损件。 常用轴承：
其特点是：
• 位置精度高 • 接近零的稳定时间 • 动态性能好 • 多轴插补 • 通信总线速度快 • 等等...
自1974年，ETEL始终全力专注于直接驱动技术的开发。通过多项创新技术，ETEL不断 优化设计提供更高推力效率的产品。
什么是直线电机？
直线电机是一种特殊类型的无刷同步伺服电机。它类似于力矩电机，但它是展开并 铺平的。通过线圈绕组（初级部分）与永磁体（次级部分）间的电磁相互作用，电能 高效率地转换成直线运动的机械能。初级部分的常用名还有电机，运动件，滑台或滑 架，而次级被称为磁道或磁路。
产品范围
标准电机长度从72 mm到704 mm，峰值推力从90 N到3700 N，ETEL提供品种最丰 富的有铁芯和无铁芯直线电机产品。
推力与速度比：
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0
2
4
最大推力
Fp，600 VDC Fp，300 VDC
LMG10-070-3QB
6
8
10
速度 [m/s]