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混合式和永磁式直線步進電機的效率和性能比較

信息發布來源:直線步進電機供應商振合機電

經常,振合的客戶會電話咨詢我們為什么43000的混合式直線步進輸入功率是7w但性能卻比輸入功率是10W的46000永磁式直線步進電機更好?

問題的答案是電機自身的效率。混合式電機的平均效率大約為65%,而永磁式電機的效率大約是25%。效率差異的主要原因有以下兩個:  第一個原因是混合式電機采用的是硅鋼疊片定子總成(見圖1),相比于永磁式電機的低碳鋼沖壓成形的定子總成,混合式電機的疊片定子具有更小的渦流損耗并且疊片結構中的硅鋼材料能減少磁滯損耗;所以混合式直線電機的整體鐵損要小于永磁式電機,因此混合式電機的效率更高。同時,混合式電機的步距角是1.8度或者0.9度,對比于永磁式電機的步距角15度或者7.5度,將每步的分辨率提高到整步0.000060英寸[0.001524mm],對比于0.00025英寸[0.00635mm],混合式電機具有更好的定位性能。

圖1:硅鋼疊片定子總成和低碳鋼沖壓成形總成  第二個原因是電機的磁回路。混合式電機的結構使得其定轉子的氣隙為永磁電機的1/2左右。典型的混合式電機的設計氣隙是0.003~0.004英寸(0.0762~0.01016mm),相比于永磁式電機的氣隙0.007~0.008英寸(0.1778~0.2032mm)。更小的氣隙提供更高效率的磁力耦合,從而得到更高的力矩。見圖2.  Size 17(43000)單疊厚的混合式電機和46000永磁式電機,對應7W和10W的輸入功率,相同絲桿,同樣的線性速度下的性能對比曲線,混合式的電機較高

圖2混合式和永磁式電機的氣隙比對  除了上述效率優勢以外,相比較于永磁式電機,混合式電機還有其他以下優勢:  1,直線步進電機在定位應用場合特別有優勢,因為控制器每發一個脈沖,電機就轉動一步。運動的分辨率取決于絲杠的導程和電機的步距角。混合式電機1.8度或者0.9度的步距角(VS典型永磁式電機的15度或者7.5度步距角)將分辨率提高到整步0.000060英寸[0.001524mm],相比較于永磁式電機的整步0.00025英寸[0.00635mm],混合式電機具有更好的定位性能。  2,在很多應用場合電機的安裝對整個系統的性能起到至關重要的作用。混合式電機的前端蓋上有一個和電機軸承同心的定位凸臺,在安裝時可更好的在機構上將電機定中心。見圖3

圖3:定位凸臺有利于安裝的同心度  3,混合式電機可以更便捷的安裝編碼器,從而達到閉環控制的目地。因為混合式電機采用的金屬轉子軸,可以加工到更精密的尺寸公差,更好的與編碼器碼盤安裝,減小跳動并能使用更高分辨率的碼盤。  4,不改變電機尺寸而提高輸出性能是很多場合應用的需求。同樣法蘭尺寸的混合式電機可通過改變整體電機厚度來提供幾種不同的輸出功率。而永磁式電機則需要重新調整并設計整套模具,需要比較大的模具費用投入。  綜上所述,相比較于永磁式電機,混合式電機具有更高的效率,源于其更小的鐵損,更小的定轉子氣隙以及更高的輸出功率密度。這些性能特點也確實影響到了成本;在適配的推力、速度和分辨率要求下,永磁式電機是可行的低成本解決方案。  如果你的應用需求的較高的重復精度,高分辨率,要求高速穩定性,或者定制高效率的模組,振合機電的混合式電機是滿足您要求的理想解決方案。  該文版權歸振合直線電機所有,禁止轉載!

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