直线电机与滚珠丝杠的选择

       尽管直线电机已在半导体和电子应用中使用了十多年，但它们仍被视为“利基”产品。 但是，随着越来越多的行业将直线电机用作包装，组装和零件装载应用中的滚珠丝杠的替代品，人们对直线电机作为昂贵的解决方案的独特看法正在逐渐改变。

      在过去的十年中，尽管直线电机技术的成本下降了，但在直线电机和滚珠丝杠之间进行选择时，必须同时考虑应用程序的性能要求以及机器或系统使用寿命内的总拥有成本。 以下是在滚珠丝杠和直线电机之间进行比较和选择时要考虑的一些关键参数。

       直线电机本质上是“径向剖开,并展成平面而成”伺服电动机，其中带有永磁体的转子成为固定部分（也称为次级），而定子则成为运动部分（也称为初级或力），带有由环氧树脂封装的线圈。 直线电机最公认的优点是没有运动部件，这使它们比滚珠丝杠具有更高的定位精度和可重复性。 编码器提供了定位精度的另一个好处。 滚珠丝杠通常使用安装在电动机上的旋转编码器来进行位置反馈，而直线电机则使用磁或光学线性标尺进行位置反馈。 线性刻度尺测量负载下的位置，从而可以更准确地读取实际位置。对于非常高精度的应用，这种更精确的位置反馈可以表示满足规格的零件与需要返工或报废的零件之间的差异。

        在滚珠丝杠应用中速度和行程距离之间的折衷选择，是直线电机提供优势的另一个领域。直线电机允许的行程长度在理论上是不受限制的，系统的其他组件–线性轴承，电缆管理和编码器–决定了最大行程。同样，只要正确选择其他系统组件的尺寸来满足这些规格，直线电机的最大速度和加速度就远高于滚珠丝杠，其典型额定值为10 m / s的速度和10 g的加速度。尽管系统的其他组件施加了限制，但是在需要长行程和高速度的应用中，直线电机仍胜过滚珠丝杠。它们还具有允许在同一次级部件上独立驱动小车（初级）的优势。这在某些包装应用中特别有用，在这些应用中，要包装的材料在插入包装介质之前需要先进行压缩，例如，将尿布包装在塑料袋中。

       所有权因素的总成本，维护和可靠性是总体拥有成本分析中的重要标准，并且线性电动机在系统的整个使用寿命中具有多种优势。 首先，由于它们不包含机械运动部件，因此直线电机本身不需要维护。 只有线性支撑轴承需要定期润滑，现在许多轴承都提供“长期”润滑或“终生润滑”选项。 驱动系统中没有活动部件，因此还提高了可靠性，因为没有滚动元件，轴承滚道或密封件会随着时间的流逝而磨损并需要更换。

       对于任何线性系统，重要的是要考虑环境以及对密封件和保护盖的需求。 直线电机也不例外，因为与传统的滚珠丝杠组件相比，它们更难以封装和保护。 但是，在很多情况下，只要为工作环境适当密封直线轴承，直线电机比滚珠丝杠就可以承受更大的腐蚀性。
对于直线电机，更关键的环境因素是温度。 由于用于在无铁线性电动机中封装线圈的环氧树脂不易散热，因此可能需要通过强制空气或水进行冷却，以保持电动机和安装结构的可接受的工作温度。 一些制造商使用具有高散热能力的环氧树脂，但是检查电动机的散热以及温度对电动机可用力的影响非常重要。

       越来越多的行业和应用要求长行程，高速度和高定位精度。 虽然许多类型的线性系统都可以满足这三个标准中的两个，但是直线电机是唯一可以同时满足这三个条件的技术。 随着吞吐量和总拥有成本成为技术选择的决定性因素，技术员们越来越熟悉直线电机技术，并帮助他们从“小众市场”发展到主流地位，以及皮带，齿条和小齿轮，甚至滚珠丝杠。