线性伺服马达

1、线性伺服马达Linear DrivesAir/Hydraulic CylinderBeltLinear MotorBallscrewRack & PinionNo BacklashNo WearHigh SpeedHigh PrecisionHigh DynamicUnlimited TravelSmooth MotionMulti-HeadsOperationLow Part Count線性馬達優點線性馬達優點Linear Motion線性馬達種類線性馬達種類NSSNSSSN線性步進馬達線性步進馬達鐵心式線性伺服馬達鐵心式線性伺服馬達線性感應馬達線性感應馬達無鐵心式線性伺服馬達無鐵心

2、式線性伺服馬達線性步進馬達線性步進馬達 動作原理動作原理1)2)3)4)/ 4/ 4/ 4AB+ -動子定子AB+ -AB+-AB+-磁鐵磁鐵線性步進馬達基本模組線性步進馬達基本模組( a )( b )( c )直線式直線式旋轉式旋轉式平面式平面式直線式直線式 線性步進馬達線性步進馬達1.5m LMPA for BOSCH, Germany直線式線性步進馬達直線式線性步進馬達定子定子動子動子壓縮空氣壓縮空氣入口入口線性步進馬達定子凹槽線性步進馬達定子凹槽旋轉式旋轉式 線性步進馬達線性步進馬達平面式平面式 線性步進馬達線性步進馬達LMSP,TOKYO ELECTRONTravel: 640 x

3、640 mmAccuracy: +/- 0.002 mmVelocity: 1 m/sYaw: 2 arc sec10 mm Settling: 100 ms直線式之變化直線式之變化L-TypeU-TypeO-Type各式之組合各式之組合直線式直線式 旋轉式旋轉式 平面式平面式結合直線與旋轉式步進馬達之結合直線與旋轉式步進馬達之XY Table雙動子線性步進馬達雙動子線性步進馬達直線式直線式平面式平面式平面式雙動子馬達平面式雙動子馬達典型應用例典型應用例 :晶圓檢測機，PCB / LCD檢測機，PCB 飛針檢測機，雷射切割機線性永磁交流馬達線性永磁交流馬達(線性伺服馬達線性伺服馬達)(Line

4、ar PMSM Motor)鐵心式線性伺服馬達原理鐵心式線性伺服馬達原理 NSSNSNNS 通常繞線部份為動子, 磁鐵部份為定子 需要光學尺回授做伺服控制 有顯著的 Cogging Force移動移動導磁鐵心導磁鐵心鐵心式線性伺服馬達形式鐵心式線性伺服馬達形式* From Linear Synchronous Motors, by G. Gieras and Z. Piech單側式單側式管狀馬達管狀馬達 外線圈外線圈雙側式雙側式管狀馬達管狀馬達 內線圈內線圈鐵心式伺服馬達鐵心式伺服馬達磁鐵磁鐵動子動子光學光學尺尺雙動子鐵心式伺服馬達雙動子鐵心式伺服馬達線性伺服馬達線性伺服馬達XY 平台平台PC

5、B Drilling Machines應用應用PCB Drilling Machines馬達馬達無鐵心式線性伺服馬達原理無鐵心式線性伺服馬達原理 定子由磁鐵排列而成, 通常雙側式 動子由不導磁材料構成(如塑膠), 繞線粘在材料上 氣隙較大, 推力較小, 但Cogging Force 很小動子定子SNSNSSNNNSSNSNSSNNNS無鐵心式線性伺服馬達無鐵心式線性伺服馬達磁鐵磁鐵動子動子無鐵心與有鐵心馬達組成的無鐵心與有鐵心馬達組成的XY Table無鐵心馬達無鐵心馬達有鐵心馬達有鐵心馬達雙動子無鐵心伺服馬達雙動子無鐵心伺服馬達Wafer Robot 應用應用無鐵心伺服馬達組成的無鐵心伺服馬

6、達組成的XY Gantry(龍門式平台龍門式平台)XYZ Gantry 管狀線性伺服馬達管狀線性伺服馬達 (LinMot)* From 馬達技術實驗室馬達技術實驗室(Motor Technology Lab.)目前的研究目前的研究磁力軸承與軸流式磁力軸承與軸流式 pump設計設計軸向磁通馬達設計與應用軸向磁通馬達設計與應用開關磁阻馬達自軸承開關磁阻馬達自軸承(Self-bearing)控制控制開關磁阻馬達震動抑制策略開關磁阻馬達震動抑制策略開關磁阻馬達開關磁阻馬達 pumprotor impellerBerlin Incor I, Berlin Heart AG,GermanyMagnetic

7、ally Levitated Axial Flow Blood Pump 轉子葉片由輪殼往外設計為實心結構，葉片容易製造與安裝，但 air gap較大轉子為空心結構，葉片由輪殼往內的設計， air gap較小，馬達效率與磁力軸承的可靠度較高Outer and Inner Impeller Designouter impeller inner impellerring permanent magnetselectromagneticactuatorrotorimpeller (not shown)motor單軸磁力軸承控制之單軸磁力軸承控制之Axial Flow Pump設計設計(Inner I

8、mpeller)fluid flow2組環形磁鐵磁鐵(Passive Radial Bearing)提供轉子徑向平衡力1組環型電磁鐵電磁鐵(Active Thrust Bearing) 提供轉子軸向力控制軸向位移PrototypeBLDCHall sensorsfluid flowelectromagneticactuatorring permanent magnets實驗室設計之實驗室設計之BLDC Motor定子線圈定子線圈 輪椅電動機車電動腳踏車Wheel Motor Applicationsmagnetsbearingstatorrotor3相相48極軸向磁通車輪馬達設計極軸向磁通車輪馬達設計實驗室設計之實驗室設計之Wheel Motor定子定子轉子轉子實驗室設計製作之實驗室設計製作之12/8極極 SRM定子定子轉子轉子12極驅動器極驅動器 實驗平台實驗平台實驗系統實驗系統6/4 極極 SRM因為SRM之轉子必需為凸極結構, 若能將轉子設計成近似葉片之形狀近似葉片之形狀, 則轉子不只可導引磁場, 亦可用來推動流體60o同一極設計修正設計修正:定子分成 3 段