直線電機(jī)通常被分類為無鐵芯或鐵芯,指的是它們的主要部件是如何構(gòu)造的。無鐵芯直線電機(jī)的初級繞組由嵌入環(huán)氧樹脂的繞組制成。在鐵芯線性電動機(jī)中,繞組安裝在鐵疊片堆中。
與標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子一樣,線性電機(jī)具有包含繞組的主要部分和由磁體制成的次要部分。初級部件的設(shè)計是無鐵芯和鐵芯直線電機(jī)之間的主要區(qū)別因素。
對于兩種類型的電動機(jī),繞組的數(shù)量和長度決定了電動機(jī)可以產(chǎn)生多大的力,這取決于初級鐵和次級永磁體之間的磁吸引力加上繞組中產(chǎn)生的磁力。鐵芯電機(jī)的力密度(每工作區(qū)域的力)高達(dá)無鐵電機(jī)的兩倍。這意味著為了產(chǎn)生給定的連續(xù)力,無鐵電機(jī)需要是鐵芯設(shè)計的兩倍。
力是通過繞組的電流和初級繞組中的磁通密度的乘積
由于無鐵芯直線電機(jī)的主要部件嵌入樹脂中,因此主要部件和次要部件之間沒有磁性吸引力,并且它們可以產(chǎn)生的力小于鐵芯設(shè)計產(chǎn)生的力。對于鐵芯線性電動機(jī),初級鐵和次級永磁體之間的磁吸引力使電動機(jī)產(chǎn)生很大的力,但這種吸引力也會產(chǎn)生齒槽效應(yīng)。
齒槽是當(dāng)線圈的鋼疊片穿過次級磁體時電機(jī)經(jīng)受的制動力。這種力會降低運動的平穩(wěn)性,并且可能很重要,使鐵芯電機(jī)不太適合需要極其平滑運動的應(yīng)用。然而,一些制造商已經(jīng)開發(fā)出通過使次級部件的磁體傾斜來減小齒槽效應(yīng)的方法,這減輕了主要穿過磁體時吸引力的變化,或者通過使用反饋和控制系統(tǒng)來補(bǔ)償齒槽效應(yīng)。
除了能夠產(chǎn)生非常高的推力之外,鐵芯電機(jī)還能很好地散熱,這部分歸功于它們相對開放的設(shè)計,沒有封閉區(qū)域。然而,這種設(shè)計使它們易受污染 - 特別是金屬碎片或薄片,它們被永磁體吸引并可能損壞電動機(jī)。導(dǎo)致鐵芯直線電機(jī)良好散熱的另一個因素是它們的主要部件主要由金屬制成(與無鐵設(shè)計的環(huán)氧樹脂外殼相反),它起到散熱器的作用。
無論是無鐵芯還是鐵芯,直線電機(jī)都是簡單的驅(qū)動單元,必須包括某種引導(dǎo)機(jī)構(gòu)才能形成工作組件。在設(shè)計使用鐵芯電機(jī)的線性電機(jī)系統(tǒng)時,重要的是要考慮主要部件和次要部件之間的吸引力,以便正確選擇支撐軸承的尺寸。盡管有時也使用空氣軸承系統(tǒng),但線性異型導(dǎo)軌是最常用的直線電機(jī)導(dǎo)軌系統(tǒng)。由于空氣軸承需要預(yù)載荷,所以繞組和磁鐵之間的吸引力對于使用空氣軸承導(dǎo)軌的鐵芯電機(jī)是有利的。
鐵芯直線電機(jī)具有高連續(xù)力和良好的散熱性能,是壓制,模塑和加工應(yīng)用的理想選擇。他們還擅長高速測試,需要施加很大的力或壓力。