Hallo Mechatroniker!

Willkommen zu einer neuen Ausgabe des SINADRIVES-Blogs mit dem Thema: Linearmotoren.

März 2021

Dieses Mal werden wir uns die verschiedenen Typen von Linearmotoren ansehen.

In den letzten Jahren wurde viel über Linearmotoren gesprochen, aber was ist eigentlich ein Linearmotor? Der Linearmotor basiert auf dem gleichen physikalischen Prinzip wie die Rotationsmotoren. Lässt man elektrischen Strom durch ein Magnetfeld fliesen wird eine Kraft erzeugt. Das Magnetfeld wird von permanent Neodym-Magneten erzeugt. Die üblicherweise auch als Seltenerdmagnete bezeichnet werden und zu den stärksten Magneten zählen. Der Strom fließt durch einen Kupferdraht, der in mehreren Windungen gewickelt wird, um so eine größere Kraft zu erzeugen.

Wenn Sie mit rotierenden Servomotoren vertraut sind, können Sie sich den Linearmotor leicht erklären, stellen Sie sich vor, dass wir den Servomotor öffnen und die Magnete auf der Seite verlängern, die uns interessiert.

Rotationmotor

Grafische Darstellung zum Umwandeln eines Rotationsmotors in einen Linearmotor.

Jetzt ist uns klar, was ein Linearmotor ist. Aber welche Vorteile bietet er uns?

Zunächst sehen wir deutlich, dass die Getriebe (Riemenscheiben, Zahnräder, Kupplungen usw.) sowie alle Fehler und Ungenauigkeiten, die diese zum System beitragen, beseitigt sind. Die erhöhte Präzision bei Direktantriebssystemen ist einer der großen Vorteile.

Da es keinen mechanischen Kontakt gibt, können wir daher auch ein verschleißfreies System wartungsfrei haben. In der Realität gibt es andere Elemente, die den Motor begleiten, wie z. B. Linearführungen, die gewartet werden müssen. aber wir haben es geschafft, die Wartung weitgehend zu reduzieren.

Und schließlich haben wir eine hohe Dynamik oder Beschleunigung. Auch weil wir alle Übertragungselemente eliminieren, die dem System Trägheit verleihen.

Eisenkern-Linearmotoren

Eisenkern-Linearmotoren bestehen aus einer Magnetplatte, die meist fest installiert wird, und einer Spuleneinheit, auf die der Schlitten montiert wird. Durch das Eisen in der Spuleneinheit entstehen Anziehungskräfte zwischen Spuleneinheit und Magnetplatte

Eisenkernmotoren überzeugen mit ihrer hohen Kraftdichte. Ein Parameter, der bei der Verwendung dieser Motoren berücksichtigt werden muss, ist die Anziehungskraft. Da die Magnete die Eisenbleche der Wicklung anziehen, wird in diesem Sinne eine zusätzliche Kraft erzeugt, die zum Zeitpunkt der Konstruktion der den Motor begleitenden Linearführungen zum Gewicht der Last addiert werden muss.

Magnetfluss

Magnetfluss in einem eisen behafteten Motor.

Eisenlose Linearmotoren

Eisenlose Linearmotoren bestehen aus einer Spuleneinheit, an der der Schlitten montiert wird und einem Magnetjoch in dem sich die Spule bewegt. Da in der Spuleneinheit kein Eisen verbaut ist bestehen zwischen der Spuleneinheit und dem Magnetjoch keine Anziehungskräfte. So entsteht kein Cogging.

Einsatzgebiete:

Durch das geringe Eigengewicht der Spuleneinheiten eignen sich eisenlose Linearmotoren gut für sehr dynamische Applikationen, bei denen schnelle Beschleunigungen und hohe Taktzeiten bei höchster Positioniergenauigkeit im Vordergrund stehen.

Magnetfeldfluss

Magnetfeldfluss in einem eisenlosen Motor

Tubolare Linearmotoren:

Obwohl bei der herkömmlichen Anordnung die Magnete fixiert sind und die Motorspule sich bewegt, kann sie auch in umgekehrter Weise betrieben werden, indem die Spule fixiert ist und die Magnete bewegt werden.

Bei kurzen Hüben kann dies von Vorteil sein, da das Gewicht der Spule größer wäre als das der Magnete. Und wenn es uns nun noch gelingt ihr Gewicht noch weiter zu reduzieren können wir eine sehr hohe Dynamik erreichen.

Das ist das Grundprinzip für die tubolaren Linearmotoren, die die Magnete in eine zylindrische Stange integrieren, die vollständig von der Motorspule umwickelt ist.

Diese Konstruktion erlaubt ein hohes Maß an IP- oder sogar ATEX-Zertifizierung.

Piezoelektrische Motoren:

Abschließend möchten wir erwähnen, dass im Bereich des Linearmotors auch Platz für

piezoelektrische Motoren vorhanden ist. Diese Technologie basiert auf der unterschiedlichen Verformung bei Stromdurchfluss. Die Verformung führt zu einer Schwingung die den Motor vorwärts oder rückwärts bewegt.

Der Motor brauch keine Magnete. Bei der Kraftentwicklung kann dieser Typ mit keinem der vorherigen mithalten. Die kleine Bauweise erlaubt aber eine mögliche Integrierung in Systeme.

Wenn Ihr weitere Informationen zu dem Thema Linearmotoren wünscht, könnt Ihr unsere Website (www.sinadrives.com) besuchen oder uns über einen Kommentar in diesem Blog kontaktieren.

Gerne stehen wir Euch auch telefonisch und persönlich zu diesem und allen anderen Themen zur Verfügung.

Wir sehen uns in der nächsten Ausgabe. Bis dahin alles Gute!

Ihr SINADRIVES Team.

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