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雷尼紹光柵產品助力打造設計“獨特”的直線電機

作者：www.xstr.xyz 發布時間：2022-08-31

摘要： 恒速控制對于許多先進的工業過程來說至關重要，但傳統的電機設計會產生齒槽力，導致電機速度出現紋波。KOVERY Inc設計的一系列先進的直線電機集成了雷尼紹光柵，可完美解決這一難題。

　　恒速控制對于許多先進的工業過程來說至關重要，但傳統的電機設計會產生齒槽力，導致電機速度出現紋波。KOVERY Inc設計的一系列先進的直線電機集成了雷尼紹光柵，可完美解決這一難題。

　　背景

　　直線電機廣泛應用于各大工業領域，包括平板顯示器 (FPD)、半導體、自動化、醫療診斷、3D打印和機床等。直線電機類同于定子和轉子被“鋪開”的旋轉同步電機，但與旋轉電機輸出旋轉扭矩不同，直線電機輸出的是沿著其行程方向上的推力。

　　KOVERY公司是一家位于韓國京畿道的超精密電機制造商，該公司是業內領先的高精度直線電機系統供應商，同時還持續致力于技術和產品研發。KOVERY的高精度電機采用自有的專利技術，可減小甚至消除導致速度紋波的齒槽力，以及因直線電機的定子與動子之間的電磁吸引力而導致的軸承加速磨損。

　　KOVERY直線電機使用雷尼紹QUANTiC系列增量式光柵實現換向和位置控制。KOVERY還使用了雷尼紹的其他測量產品，包括EVOLUTE絕對式光柵，以及用于機器校準的XL-80激光干涉儀。光柵是能夠在惡劣環境中提供可靠位置反饋的關鍵組件。

　　挑戰

　　大部分直線電機屬于“平板式直線電機”，其特點是永磁磁軌布置在一系列電磁線圈（動子）的下方。

　　半導體和FPD制造等領域的運動控制應用要求嚴苛，必須精確控制動子的運動。

　　恒速控制對于許多先進的工業過程來說至關重要，但傳統的電機設計會產生齒槽力，導致電機速度出現紋波。

　　設計人員還可以選擇使用無槽（無鐵芯）平板式電機，這種電機的控制性能優異，但缺點是推力輸出會大幅降低。于是，KOVERY研發了一個采用“獨特”設計的電機系列，能夠在減小齒槽力的同時又不會犧牲推力。

　　KOVERY總裁Kim Houng-joong先生介紹他們的專利技術說：“市場上的直線電機類型多樣，每種設計都各有所長，但又各有短板。我們KOVERY獨創研發的直線電機首次將永磁體以直立形式排列，這樣永磁體能夠在動子線圈的磁極片間穿過。這樣的設計可確保磁通量一致，且每條磁軌都具有獨立的磁路。在我們的設計中，磁軌數量越多，電機輸出功率越大。這種設計還可有效減小有槽鐵芯和磁軌之間的法向吸引力，同時又不會犧牲推力。換言之，電機的整體推力增強，最大值可達到傳統直線電機的至少兩倍。其他優點還包括重量輕、設計自由度高、裝配便捷、擁有成本低等?！?/div>

　　位置編碼器可幫助直線電機完成換向，實現平穩的運動和位置控制。抖動更低且細分誤差更小的光柵是首選，因為這些特性有助于實現更精確的位置控制，并可減小速度紋波。

　　在直線電機中工作的光柵需要具有兩個關鍵設計特性：讀數頭（傳感器）電纜的最小彎曲半徑小且電纜壽命長，以確保機器的電纜軌道具有優異的抗擠壓、扭結和彎曲性能；最大工作溫度高，能夠承受電機線圈通電時預期產生的熱量。

　　如果讀數頭安裝在電磁線圈附近，則光柵還必須能夠抵御強磁場的影響。

　　解決方案

　　KOVERY在其直線電機中使用了一系列雷尼紹光柵，包括先進的QUANTiC光柵。

　　針對半導體和FPD制程設備應用，KOVERY的直線電機配備了QUANTiC系列光柵，它具備以下特性：分辨率達到0.2 μm，配用RTLC40增量式柵尺，可輸出模擬或數字信號。針對其他應用，KOVERY的電機則配備了雷尼紹EVOLUTE絕對式光柵及RTLA50-S直線柵尺。

　　Kim先生繼續說道：“KOVERY的直線電機提供多種規格，僅行程長度就有十余種之多。有時，我們還需提供行程長達數米的定制產品。而且我們預計長行程直線電機的市場需求還將持續增加。QUANTiC光柵的RTLC40鋼帶柵尺成卷供應，我們可以根據每臺電機的具體要求方便地將柵尺裁剪為所需長度，從而提升了生產靈活性。此外，雷尼紹的產品交付周期很短且性價比優，這些都是吸引我們的優點。雷尼紹的光柵幫助我們提升了產品競爭力?！?/div>

　　QUANTiC光柵的優點包括：兼容行業標準數字或模擬輸出格式；安裝和運行公差寬松，間隙為±0.3 mm，扭擺公差為±0.9°；運行速度高達24 m/s；電子細分誤差 (SDE) 低至±80 nm；配備具有EMI防護功能的單屏蔽柔性電纜；內置可輔助安裝的LED安裝指示燈。

　　通過選裝的高級診斷工具ADTi?100和免費的ADT View軟件，可獲得更詳實的診斷數據。ADTi?100非常適合不易安裝的應用場合，并可用于現場診斷和查錯。

　　尤其是，QUANTiC光柵配備LED安裝指示燈且具有極寬松的安裝公差，可幫助用戶快速、直觀地完成安裝過程，從而降低機器裝配成本，減少維護機器時的停機時間。此外，QUANTiC光柵的低電子細分誤差 (SDE) 和高分辨率特性還有助于提升直線電機的精度，減少速度紋波，從而實現更平穩的運動控制。

　　Kim先生詳細說道：“選擇光柵系統時，除了光柵規格要滿足客戶的應用要求以外，我們還會考慮光柵在生產環境中的安裝難度和可靠性。設備制造商要求的產品交付周期一般都非常短，從收到訂單、設計、制造、測試到交付，我們通常只有3到6個月的時間?！?/div>

　　“零件的安裝效率絕對是確保準時交付產品的關鍵因素之一。QUANTiC光柵具有寬松的安裝公差，因此安裝非常便捷。而且，通過觀察讀數頭上的LED安裝指示燈的顏色，我們可以快速確定信號強度是否達到標準，安裝是否成功。QUANTiC的這些特性可幫助我們節省時間、降低成本，并且增強了我們對產品的信心。”

　　雷尼紹的EVOLUTE絕對式光柵具有許多與QUANTiC系列相同的優點，包括寬松的安裝公差和優異的抗污能力。通過高級診斷工具ADTa-100硬件和ADT View軟件，也可獲得有關EVOLUTE的更詳實的診斷數據。

　　KOVERY在電機產品出廠前使用雷尼紹XL-80激光干涉儀進行測試和校準。XL-80用于機器校準和質量控制，它的運行速度快且精度高，線性測量精度可達0.5 ppm，而且輕巧便攜。

　　“我們的大部分客戶是對質量要求嚴苛的精密設備制造商，因此電機在出廠前必須通過嚴格的檢驗。我們使用雷尼紹XL-80激光干涉儀測量每臺直線電機的線性度、直線度和垂直度；此外還執行動態測量，包括速度紋波分析。XL-80激光干涉儀安裝快捷且易于使用，它無疑是我們執行產品測試的理想之選，”Kim先生說道。