U-Kanal-Magnet-Linearmotor

Um einen Direktantriebs-Linearmotor ohne einige Verhaltensweisen der Eisenkernmotoren zu haben, wurden U-Kanal-Motoren entwickelt. Das Fehlen von Eisen in den entscheidenden Bereichen des Motors ist eines seiner Hauptmerkmale. Dadurch werden Rastmomente und die durch die magnetische Sättigung verursachte nichtlineare Kraft-Strom-Beziehung beseitigt. Dem Motor wurde ein zweiter Satz doppelseitig angeordneter Permanentmagnete hinzugefügt, um die Kraft zu verbessern, die er erzeugen kann. Darüber hinaus sind auf der Nichteisen-Druckplatte, die normalerweise aus Aluminium besteht, elektromagnetische Spulen mit Epoxidharz befestigt.

Der U-Kanal-Motor bietet Vor- und Nachteile, die der Konstrukteur bei der Auswahl eines Motors berücksichtigen muss, genau wie der Eisenkernmotor. Abhängig vom verfügbaren Platz kann dieser Motortyp sowohl vertikal als auch horizontal positioniert werden und hat normalerweise eine rechteckige Form. Um an Orten mit begrenzter Höhe zu passen, kann der Motor eine niedrige, flache Bauweise haben. Ein weiterer Vorteil ist die fehlende Rastung des U-Kanal-Motortyps. Wie bei allem gibt es auch beim U-Kanal-Motor einige Nachteile.

Bei U-Kanal-Linearmotoren liegen sich zwei parallele Magnetspuren mit der Kraft zwischen den Platten gegenüber. Ein Lagersystem stützt den Forcer in der Magnetschiene. Da die Forcer eisenlos sind, entstehen zwischen Forcer und Magnetbahn keine anziehenden oder störenden Kräfte. Da die eisenlose Spulenbaugruppe eine geringe Masse hat, kann sie sehr schnell beschleunigen.

Die Spulenwicklung ist typischerweise dreiphasig und nutzt eine bürstenlose Kommutierung. Zur Leistungssteigerung kann der Motor mit einer zusätzlichen Luftkühlung ausgestattet werden, es sind sogar wassergekühlte Varianten erhältlich. Da die Magnete in einem U-förmigen Kanal angeordnet sind und einander zugewandt sind, eignet sich dieses Design besser zur Minimierung des magnetischen Streuflusses. Darüber hinaus verringert die Anordnung die Gefahr von Schäden durch die starke magnetische Anziehung.

Die Länge des Kabelmanagementsystems, die verfügbare Encoderlänge und die Fähigkeit, große, flache Strukturen herzustellen, sind die einzigen Faktoren, die die Betriebslänge der Magnetschienen begrenzen, die kombiniert werden können, um die Fahrtlänge zu verlängern.

• Geringere Eigensteifigkeit – Im Vergleich zu den beiden anderen Motortypen ist die Eigensteifigkeit des Motors viel geringer, wenn die Spulen über ein Epoxidharzformteil mit dem Antrieb verbunden sind. Dies ist auf die Materialsteifigkeit des Epoxidharzes und den Formfaktor der elektromagnetischen Spulen zurückzuführen. Die Ausrichtung der Spulen muss eine schwächere Form zur Richtung der Krafterzeugung aufweisen, damit sie mit den Permanentmagneten in Eingriff kommen. Einer der Faktoren, die zur geringeren Kraftabgabe der U-Kanal-Motoren im Vergleich zu Eisenkernmotoren beitragen, ist ihre geringere Steifigkeit.
• Reduzierte Wärmeableitung – Durch die Entfernung von Eisen aus den magnetisch aktiven Bereichen des Motors wird eine zweite Reihe von Magneten installiert, wodurch die Kraftabgabe des Motors erhöht wird. Diese zweite Magnetreihe wird in einer U-Kanal-Konstruktion hergestellt. Der Luftstrom in den Spulen, wo Wärme erzeugt wird, wird durch die Verwendung des U-Kanals und der darin untergebrachten Spulen während des Betriebs reduziert. Darüber hinaus weist das Epoxid-Montagesystem im Vergleich zu Eisen eine äußerst geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Ein verminderter Wärmetransport ist die Folge dieser beiden Ursachen. Um den Wärmestau im Motor aufgrund dieser begrenzten Wärmeübertragung zu kontrollieren, wird häufig ein Kühlkörper eingebaut.
• Niedrigere Betriebstemperatur – Der Betriebsbereich des Motors wird durch die geringe Wärmeübertragung des Motors von den Bereichen, die die Wärme erzeugen, eingeschränkt. Schuld daran ist die Montage der Spulen. Epoxidharze und Kunststoffe sind eine Materialklasse mit niedrigen Betriebstemperaturen. Auch wenn sie bei den für andere Motoren typischen Temperaturen möglicherweise nicht zünden, verlieren sie bei diesen hohen Temperaturen viel von der Steifigkeit und Festigkeit ihres Materials. U-Kanal-Motoren arbeiten bei niedrigeren Temperaturen als andere Linearmotortypen, um die Integrität und Leistung des Motors zu bewahren.

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