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雷尼紹光柵產品助力（lì）打造設計（jì）“獨特（tè）”的直線電機

2022-9-1 來源（yuán）：雷尼紹作者：-

恒速控製對於許多先進（jìn）的工業過程來說至（zhì）關重要，但傳統（tǒng）的電機設計會產生齒槽（cáo）力（lì），導致電機速度出現紋波。KOVERY Inc設計的一係列先進（jìn）的直線電機集成了雷尼紹光柵，可完美解決這一難（nán）題。

背景

直線電機廣泛應用於各大工業領域，包（bāo）括（kuò）平板顯示器 (FPD)、半導體、自動化、醫療診斷、3D打印和機床等。直線電機類同於定子和轉子被“鋪開”的旋轉同步電機，但與旋轉電機輸出旋轉扭矩不同，直（zhí）線電機輸出的是沿著其行程方（fāng）向上的推力（lì）。

KOVERY公司（sī）是一家位於韓國京畿道的超精密電機製造商，該公司是（shì）業內領先的高精度直線電機係統供應商（shāng），同時還持續致（zhì）力於技術和產品研發。KOVERY的高精度電機采用自有（yǒu）的專利技術，可減小甚至（zhì）消除導致速度紋（wén）波的（de）齒槽力，以及因直線電機（jī）的定子與動子之間的電磁（cí）吸引力而導致的軸承加速磨損。

KOVERY直線電機使（shǐ）用雷尼紹QUANTiC™係列增量式光（guāng）柵實現換向和位置（zhì）控（kòng）製。KOVERY還使用了雷尼紹的其他測量產品，包括EVOLUTE™絕對式光柵（shān），以及用於機器（qì）校準的XL-80激光幹涉儀。光柵是能夠（gòu）在惡劣環境中提（tí）供可（kě）靠（kào）位置反饋的關鍵組件。

挑戰

大部分直線電機屬於“平板式直線電（diàn）機”，其特點是永磁磁軌布置在一係列電（diàn）磁線圈（動子）的下方。

半導體（tǐ）和FPD製造（zào）等領（lǐng）域的運動控製應用要求嚴苛，必須精確控製動子的運動。

恒（héng）速控製對於（yú）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（chǐ）槽（cáo）力，導致電機速度出現紋波。

設（shè）計人員還可以（yǐ）選（xuǎn）擇使用無槽（無鐵芯（xīn））平板式電機，這種電機的控製性能優異，但缺點是推力輸出會（huì）大幅降低。於是，KOVERY研發了一（yī）個采用“獨特”設計的電機（jī）係列，能夠在減小（xiǎo）齒槽力的同時又不會犧牲（shēng）推力。

KOVERY總裁（cái）Kim Houng-joong先生介紹他（tā）們的專利（lì）技術說：“市場上的直（zhí）線電機類型多樣，每種設計都各（gè）有所長，但又各有短板。我們KOVERY獨創研發的直線電機首（shǒu）次將永磁體以直立形式（shì）排列，這樣（yàng）永磁體能夠在動子線圈的磁極片（piàn）間穿過。這樣的設計可確保（bǎo）磁通量一致，且每條（tiáo）磁軌都具有獨立的磁路。在（zài）我們的（de）設計中（zhōng），磁軌數量（liàng）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（huàn）言（yán）之，電機的整體推力增強，最（zuì）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（gāo）、裝配便捷、擁有成本低等。”

位（wèi）置編碼器（qì）可（kě）幫助直線電機完成換向，實現平穩（wěn）的運動和位置控製。抖動更低且細分誤差更小的光柵是（shì）首選，因為這些特性有助於實現（xiàn）更精（jīng）確的（de）位置控製，並可減小速度紋波。

在直線電機中工作（zuò）的光（guāng）柵需要具有兩個關鍵設計特性：讀數頭（tóu）（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（jié）和彎曲性能；最大工作溫（wēn）度高（gāo），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（zhuāng）在（zài）電磁線圈附近，則光柵還必須能夠抵（dǐ）禦強（qiáng）磁場的影響。

解決方案

KOVERY在其直線電機中使用了一係列雷尼紹光柵，包括先進的QUANTiC光柵。

針對半導體和FPD製程設備應用，KOVERY的直線（xiàn）電機配備了QUANTiC係列光柵，它具備以（yǐ）下特性：分辨率達到0.2 µm，配（pèi）用RTLC40增（zēng）量式（shì）柵（shān）尺，可輸出（chū）模擬或數字信號。針對其他（tā）應用，KOVERY的電機則配備了雷尼紹EVOLUTE絕（jué）對式光柵（shān）及RTLA50-S直線柵尺。

Kim先（xiān）生繼續說道：“KOVERY的直線電機提供（gòng）多種規格，僅（jǐn）行程（chéng）長度就有十餘種之（zhī）多。有時，我們還需提供行程長達數米的定（dìng）製產品。而且我們預計長行程直（zhí）線（xiàn）電機的（de）市場需求還將持續（xù）增加。QUANTiC光柵（shān）的RTLC40鋼帶（dài）柵尺（chǐ）成卷供（gòng）應，我們可以根（gēn）據每台電機（jī）的具體要求方便地將柵尺裁剪為所需長（zhǎng）度，從而提升了生產靈活性。此外，雷（léi）尼紹的產品交付周（zhōu）期很短且性（xìng）價（jià）比優，這些（xiē）都是吸引我們的優點。雷（léi）尼紹的光柵幫助我們（men）提升了產品（pǐn）競爭力。”

QUANTiC光（guāng）柵的優點包括：兼容行業標（biāo）準數字或模擬輸出格式；安裝和運行公差寬鬆，間隙為±0.3 mm，扭（niǔ）擺公差為（wéi）±0.9°；運行速度高達24 m/s；電子（zǐ）細分誤差 (SDE) 低至±80 nm；配（pèi）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（jù）ADTi‑100和免費的ADT View軟件，可獲得更詳（xiáng）實的（de）診（zhěn）斷數（shù）據。ADTi‑100非常（cháng）適合不易安裝的應（yīng）用場合，並可用於現場診斷和查錯。

尤（yóu）其是，QUANTiC光柵配備LED安裝（zhuāng）指示燈且具有極寬鬆的安裝公差，可幫助用戶快速、直觀（guān）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（de）低（dī）電子細分誤差 (SDE) 和（hé）高分辨（biàn）率特性還有助於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製。

Kim先生詳（xiáng）細說道：“選擇光（guāng）柵係統時，除了光柵規格要滿足客（kè）戶的應用要求以外，我們還會考慮光柵（shān）在生產環境中的安（ān）裝難度和可靠（kào）性。設備（bèi）製造商要求的產品交（jiāo）付周期一般都非常短，從（cóng）收到訂單、設（shè）計（jì）、製造、測（cè）試到（dào）交付，我們通常隻有3到6個月的時間。”

“零件的安裝效率絕對（duì）是確（què）保準時（shí）交付產品的關鍵因素之（zhī）一。QUANTiC光柵具有寬鬆的安裝公差（chà），因此安裝非常（cháng）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（fǒu）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，並（bìng）且增強了我們對產品的信心。”

雷尼紹的EVOLUTE絕對式光柵（shān）具有許多與QUANTiC係列相同的優（yōu）點，包括寬鬆的（de）安裝公差和優異的抗汙能（néng）力。通過高級診斷工具ADTa-100硬件和（hé）ADT View軟件，也可獲得有關EVOLUTE的更詳實的診斷數據。

KOVERY在電機（jī）產（chǎn）品出廠前使用（yòng）雷尼紹XL-80激光（guāng）幹涉儀進行測試和校（xiào）準。XL-80用於機器校準和質量控製，它的（de）運（yùn）行速度快且（qiě）精度高，線（xiàn）性測量精度可達0.5 ppm，而且輕巧便攜。

“我（wǒ）們的大（dà）部分客戶是對質量要求（qiú）嚴苛的精密設備製造商，因此電機（jī）在（zài）出廠前必須通過（guò）嚴格的檢驗。我們使用雷尼紹XL-80激光幹涉儀（yí）測量每台直線電（diàn）機的線性度、直線度和（hé）垂直度；此外還執行動態測量，包括速度紋波分析。XL-80激光幹涉儀安裝快捷且（qiě）易（yì）於使用，它無疑是我們執行產品測試的（de）理想之選，”Kim先生說道。