外部駆動型リニアモータの構造と選定

外部駆動式リニアモータの基本原理

 

外部駆動式リニアステッピングモータのロータは永久磁石です。ステータ巻線に電流が流れると、ステータ巻線はベクトル磁場を生成します。この磁場によってロータは一定の角度で回転し、ロータの磁界の方向がステータの磁界の方向と一致するようになります。ステータのベクトル磁場が角度だけ回転すると、ロータもこの磁場と同じ角度で回転します。電気パルスが入力されるたびに、ロータは1角度だけ回転し、1ステップずつ前進します。出力は入力パルス数に比例した角変位と、パルス周波数に比例した速度となります。巻線の通電順序を変えることでモータの回転方向を反転させることができます。したがって、ステッピングモータの回転は、パルス数、周波数、および各相のモータ巻線の通電順序を制御することによって制御できます。

このモーターは、送り軸としてネジを使用し、外部駆動ナットをモーター外部のネジに係合させることで、ネジとナットが互いに回転しすぎないようにし、直線運動を実現します。その結果、設計が大幅に簡素化され、外部の機械的な連結機構を設置することなく、多くの用途でリニアステッピングモーターを直接使用して、高精度な直線運動を実現できます。

               外部駆動式リニアモーターの利点

 

精密リニアスクリューステッピングモーターは、シリンダーを置き換えることができます。いくつかのアプリケーションリニアスクリューステッピングモーターは、精密な位置決め、速度制御、高精度といった利点を実現します。製造、精密校正、精密流体計測、精密位置移動など、高精度が求められる幅広い分野で使用されています。

▲高精度、再現性の高い位置決め精度は最大±0.01mm

リニアスクリューステッピングモーターは、シンプルな伝達機構、位置決め精度、再現性、絶対精度により、補間遅延の問題を軽減します。「回転モーター＋スクリュー」よりも実現が容易です。リニアスクリューステッピングモーターの通常のスクリューの繰り返し位置決め精度は±0.05mmに達し、ボールスクリューの繰り返し位置決め精度は±0.01mmに達します。

▲ 高速、最大300m/分

リニアスクリューステッピングモーターの速度は300m/分、加速度は10gですが、ボールスクリューの速度は120m/分、加速度は1.5gです。リニアスクリューステッピングモーターの速度は、熱問題を解決した後、さらに向上しますが、「サーボモーター＆ボールスクリュー」の回転速度は速度に制限があり、これ以上向上させるのは困難です。

長寿命でメンテナンスも簡単

リニアスクリューステッピングモーターは、取り付けギャップによって可動部と固定部が接触せず、またムーバーの高速往復運動による摩耗も発生しないため、高精度な動作に適しています。一方、ボールねじは高速往復運動における精度を保証できず、高速摩擦によってねじナットが摩耗するため、動作精度に影響を及ぼし、高精度な動作要求を満たすことができません。

               外部駆動リニアモーターの選定

直線運動関連の製品やソリューションを開発する際には、エンジニアの皆様には以下の点に留意することをお勧めします。