直線電機(jī)
直線電機(jī)源自于勞倫茲法則(Lorentz)，即利用電流(I)與磁場(chǎng)(B)的相互作用而產(chǎn)生推力(F)， 加上本身磁鐵排列與多動(dòng)子的運(yùn)用，可實(shí)現(xiàn)行程不受限制與單軸多動(dòng)子的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，藉由搭配精密伺服回饋可輕易實(shí)現(xiàn)奈米定位精度的控制。
技術(shù)用語：
連續(xù)推力Fc(N)
定義為馬達(dá)在環(huán)境溫度25%C下，連續(xù)運(yùn)動(dòng)不休息所輸出的推力，此連續(xù)推力對(duì)應(yīng)施加給馬達(dá)之連續(xù)電流|c。
連續(xù)電流lc[Arms]
定義為在環(huán)境溫度25°C下，可連續(xù)供應(yīng)給馬達(dá)線圈的電流，亦為產(chǎn)生連續(xù)推力的電流。
瞬間推力Fp(N)
定義為馬達(dá)在不超過一秒的時(shí)間可以輸出的大推力，一般用于加速或減速的目的。
瞬間電流lp[Arms)
定義為馬達(dá)達(dá)到瞬間推力下所對(duì)應(yīng)之瞬間大電流，在正常操作范圍，瞬間電流可允許供給一秒。
極限推力Fu(N)
定義為馬達(dá)在極限電流lu下所對(duì)應(yīng)的輸出推力。
極限電流lu[Arms)
定義為馬達(dá)連續(xù)電流lc的五倍;在此電流下，馬達(dá)輸出之推力在飽和的非線性區(qū)內(nèi)，推力常數(shù)會(huì)降低，輸入此電流馬達(dá)有過溫風(fēng)險(xiǎn)，建議操作時(shí)間為0.5秒以下。
推力常數(shù)Kf[N/Arms]
定義為馬達(dá)在單位電流下[Arms)的輸出推力，把此參數(shù)乘以電流即可得到推力: F=I×Kf。
動(dòng)子與定子間吸引力Fa (N)
定義在額定氣隙下鐵心式馬達(dá)動(dòng)子與定子之間的作用力，此力形成對(duì)滑塊的預(yù)壓，將由滑軌承受。
線圈高溫度Tmax(°C)
定義為馬達(dá)線圈允許的高溫度。馬達(dá)的實(shí)際平衡溫度會(huì)取決于機(jī)構(gòu)、冷卻方式以及運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等等因素， 理論計(jì)算可能會(huì)有偏差，通常以實(shí)際測(cè)試為依據(jù)。
電氣時(shí)間常數(shù)Ke(ms)
定義為供給馬達(dá)的電流達(dá)到目標(biāo)值63%所需要的時(shí)間，其值越小表示響應(yīng)時(shí)間越快。
電阻(線間，25°C)R25 （Ω）
定義為馬達(dá)在線圈溫度25°C時(shí)所量測(cè)之線間電阻值;電阻值會(huì)隨溫度上升而提高。
電感(線間)L (mH)
定義為馬達(dá)所量測(cè)之線間電感值。
極對(duì)距2τ(mm)
定義為定子上兩同極性磁鐵之間的距離，即為N→N或S→S。
反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)Kv [Vrms/(m/s)]
定義為馬達(dá)在磁石溫度25°C時(shí)，單位速度所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。發(fā)生于線圈感應(yīng)到磁場(chǎng)變化時(shí)，反抗電流通過的電動(dòng)勢(shì)。
馬達(dá)常數(shù)Km (N/√￣w)
定義為線圈以及磁石溫度25°C時(shí)馬達(dá)輸出推力對(duì)消耗功率開根號(hào)的比值，越高的馬達(dá)常數(shù)代表馬達(dá)在輸出特定推力時(shí)會(huì)有越低的功率損失，為判斷馬達(dá)效率的指標(biāo)之一。
熱阻RTH (°C/W)
定義為熱量從馬達(dá)線圈內(nèi)到散熱環(huán)境所受到之阻力;熱阻越小表示相同熱量輸入下，線圈與散熱環(huán)境的溫差越小，亦表示散熱效果越好。
熱時(shí)間常數(shù)TTH (s)
定義為馬達(dá)在供給連續(xù)電流下，線圈初始溫度升至與線圈高溫度溫差63%所需的時(shí)間。
小流量(L/min)
定義為冷卻液在額定水冷溫度下，馬達(dá)要達(dá)到水冷連續(xù)推力Fc[WC)需要的小流量。
水冷溫度（°C）
定義為在小流量下，馬達(dá)冷卻液需在此溫度才能達(dá)到水冷連續(xù)推力Fc[WC]。
壓降△P (bar)
定義為冷卻液在小流量下的進(jìn)出水口壓力差。
瞬間推力高速度Vmax,fp (m/s)
定義為在瞬間推力下，馬達(dá)所能達(dá)到的高速度;此參數(shù)需取決于大操作電壓。
大輸入功率PEL MAX (W)
定義為馬達(dá)操作在瞬間推力高速度VMAX.FP與大熱損失QP.H.MAX條件下所需要的輸入功率。
大熱損失QP.H.MAX (W)
定義為馬達(dá)在線圈高溫度TMAX時(shí)線圈產(chǎn)生的熱損失。
堵轉(zhuǎn)電流l0(Arms)
定義為當(dāng)馬達(dá)在環(huán)境溫度25°C與堵轉(zhuǎn)條件下，所能供給之電流上限，其值與散熱條件有關(guān)。
堵轉(zhuǎn)力F0(N)
定義為當(dāng)馬達(dá)在環(huán)境溫度25°C與堵轉(zhuǎn)條件下，所能供給之推力上限，其值與散熱條件有關(guān)。
大操作電壓(VDC)
定義為馬達(dá)在正常工作環(huán)境所能使用的大操作電壓。
直線電機(jī)分：鐵心式直線電機(jī)，無鐵心式直線電機(jī)，棒狀電機(jī)
HIWIN線性馬達(dá)可區(qū)分為鐵心式線性馬達(dá)及無鐵心式線性馬達(dá)，鐵心式線性馬達(dá)擁有較大的推力，而無鐵心式的線性馬達(dá)較為輕巧，擁有較佳的動(dòng)態(tài)特性。馬達(dá)與負(fù)較間皆沒有任何傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，除機(jī)構(gòu)更為簡(jiǎn)單外，也因此擁有出色的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，此外線性馬達(dá)為非接觸之設(shè)計(jì)，不會(huì)產(chǎn)生磨耗，因此可提供更高之精度，也可減少保養(yǎng)及維護(hù)。
鐵心式直線電機(jī)
HIWIN 鐵心式直線電機(jī)，具無磨耗、零背隙、低頓力與低速度鏈波等特性，加上動(dòng)子推力密度大?？蓱?yīng)用于高加減速之點(diǎn)對(duì)點(diǎn)需求運(yùn)動(dòng)，例如：自動(dòng)化設(shè)備、工具機(jī)、半導(dǎo)體設(shè)備、玻璃切割機(jī)、雷射加工機(jī)、PCB加工、SMT機(jī)臺(tái)、AOI光學(xué)檢測(cè)設(shè)備、主動(dòng)式抑振平臺(tái)等。
大速度 30 m/s
大加速度 10G
0.1 m/s補(bǔ)償前的速度漣波2~3 ％
直驅(qū)(無旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組件轉(zhuǎn)換直線運(yùn)動(dòng))
與單軸工業(yè)機(jī)器人相比高速度提升15倍，搭配復(fù)數(shù)動(dòng)子
加工時(shí)間減少50%以上，∞UNLIMIT定子延伸銜接有效行程無限制
鐵心式直線電機(jī)系列有：LMFC LMSA LMFA LMSC
鐵心式直線電機(jī)
HIWIN 鐵心式直線電機(jī)，具無磨耗、零背隙、低頓力與低速度鏈波等特性，加上動(dòng)子推力密度大。可應(yīng)用于高加減速之點(diǎn)對(duì)點(diǎn)需求運(yùn)動(dòng)，例如：自動(dòng)化設(shè)備、工具機(jī)、半導(dǎo)體設(shè)備、玻璃切割機(jī)、雷射加工機(jī)、PCB加工、SMT機(jī)臺(tái)、AOI光學(xué)檢測(cè)設(shè)備、主動(dòng)式抑振平臺(tái)等。
大速度 30 m/s
大加速度 10G
0.1 m/s補(bǔ)償前的速度漣波2~3 ％
直驅(qū)(無旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的組件轉(zhuǎn)換直線運(yùn)動(dòng))
與單軸工業(yè)機(jī)器人相比高速度提升15倍，搭配復(fù)數(shù)動(dòng)子
加工時(shí)間減少50%以上，∞UNLIMIT定子延伸銜接有效行程無限制
鐵心式直線電機(jī)系列有：LMFC LMSA LMFA LMSC
LMFA系列
HIWIN永磁同步線性馬達(dá)LMFA具有水冷系統(tǒng)，藉由特殊的電磁與散熱設(shè)計(jì)，此款馬達(dá)擁有超高推力密度，大瞬間推力可達(dá)20.000N。此三相馬達(dá)是由鐵心構(gòu)成的一次側(cè)（動(dòng)子）與磁鐵構(gòu)成的二次側(cè)（定子）組成。
動(dòng)子可視情況使用復(fù)數(shù)個(gè)動(dòng)子，定子數(shù)量可無限延長(zhǎng)，馬達(dá)可移動(dòng)的行程將不受限制。LMFA系列被廣泛應(yīng)用于工具機(jī)產(chǎn)業(yè)，鐳射加工業(yè)，玻璃切割機(jī)及主動(dòng)式
水冷設(shè)計(jì)-LMFA系列抑制平臺(tái)等。
- 水冷設(shè)計(jì)
- 超高推力密度
- UL與CE認(rèn)證
- 水冷連續(xù)推力范圍149N~7917N
- 瞬間推力范圍282N~20827N
- 安裝高度48.5mm,50.5mm,64.1mm.66.1mm
LMFA系列型號(hào)：
LMFA01,LMFA01L,LMFA02,LMFA02L,LMFA03,LMFA03L,LMFA11,LMFA11L,LMFA12,LMFA12L,LMFA13,LMFA13L,LMFA14,LMFA14L，
LMFA21,LMFA21L,LMFA22,LMFA22L,LMFA23,LMFA23L,LMFA24,LMFA24L,
LMFA31,LMFA31L,LMFA32,LMFA32L,LMFA33,LMFA33L,LMFA34,LMFA34L,
LMFA41,LMFA41L,LMFA42,LMFA42L,LMFA43,LMFA43L,LMFA44,LMFA44L,
LMFA52,LMFA52L,LMFA53,LMFA53L,LMFA54,LMFA54L,
LMFA62,LMFA62L,LMFA63,LMFA63L,LMFA64,LMFA64L,
鐵心式線性馬達(dá)操作說明書
目錄
1. 線性馬達(dá)安裝前注意事項(xiàng)
2. 機(jī)構(gòu)安裝介面
2.1 LMS/LMSA/LMSA/LMFA 系列機(jī)構(gòu)安裝精度
2.2 馬達(dá)組裝尺寸
2.2.1 LMS/LMSA 鐵心式線性馬達(dá)
2.2.2 LMF/LMFA 鐵心式線性馬達(dá)
3. 安裝程序-LMS/LMSA/LMF/LMFA 鐵心式線性馬達(dá)
3.1 安裝定子
3.2 安裝動(dòng)子座及動(dòng)子
3.3 移動(dòng)動(dòng)子座及動(dòng)子
3.4 安裝定子
3.5 安裝快速接頭(LMF/LMFA 適用)
3.6 水冷接頭流量(LMF/LMFA 適用)
4. 水冷式線性馬達(dá)之水冷卻機(jī)選用
4.1 馬達(dá)冷卻管路安裝
4.2 水冷卻機(jī)的冷卻能力
4.3 水冷卻機(jī)的泵浦流量
附錄 A.定子選用之螺絲小鎖固深度表
附錄 B.動(dòng)定子螺紋孔規(guī)格表
附錄 C.動(dòng)子選用之螺絲小鎖固深度表
附錄 D.鎖固動(dòng)定子螺絲扭力表
*停產(chǎn)通知:LMS 與 LMF 系列于 2016 年 4 月起停止銷售，原 LMS 系列由 LMSA 系列替代，原 LMF 系列則由 LMFA 系列替代。
1. 線性馬達(dá)安裝前注意事項(xiàng)
使用本產(chǎn)品前，請(qǐng)務(wù)必詳閱本使用手冊(cè)，未遵照本注意事項(xiàng)之規(guī)定安裝方式者，本公司不負(fù)任何可能造成之損壞、意外或傷害之責(zé)任。
. 使用前注意事項(xiàng)
1. 請(qǐng)于安裝或使用本產(chǎn)品前，先確實(shí)檢查外觀是否有破損或毀壞，若有任何破損情形，請(qǐng)立即與本公司人員或經(jīng)銷商聯(lián)絡(luò)。
2. 請(qǐng)勿自行拆解或改裝本產(chǎn)品。本公司產(chǎn)品均經(jīng)過結(jié)構(gòu)運(yùn)算、電腦模擬及實(shí)體測(cè)試，故請(qǐng)勿在未徵求專業(yè)人員同意之前，自行拆解或改裝本產(chǎn)品。
3. 兒童需被管理者監(jiān)督以避免接觸本產(chǎn)品。
4. 裝有心臟節(jié)律器，禁止使用本產(chǎn)品。
5. 無相關(guān)產(chǎn)品使用經(jīng)驗(yàn)者，必須交由專業(yè)人員進(jìn)行。
.安全使用規(guī)范
1. 定子組合具有強(qiáng)大的磁場(chǎng)，使用上必須小心。
2. 磁性資料存取裝置和精密機(jī)械儀器等，請(qǐng)勿靠近本產(chǎn)品，以免導(dǎo)致物件損壞。(如攜帶手錶、、敏感物….請(qǐng)不要靠近。)
3. 針對(duì) ESD(靜電放電)必須採(cǎi)取必要的預(yù)防措施。（如手套、鞋……等）
4. 組裝和操作時(shí)，必須交由專業(yè)人員進(jìn)行。
5. 組裝時(shí)，避免使用鐵磁性工具及螺絲。
6. 定子拆裝作業(yè)時(shí)，須避免導(dǎo)磁性金屬物件靠近，并特別注意手部夾傷的風(fēng)險(xiǎn)，務(wù)必謹(jǐn)慎處理。
7. 定子組合鎖附時(shí)，需將強(qiáng)磁標(biāo)簽朝上。
8. 拿取或放置動(dòng)子組合時(shí)，請(qǐng)勿拖曳線材。
9. 電纜線部分不可損壞或擠壓，否則易觸電。
10.請(qǐng)勿施加超過動(dòng)子組合規(guī)定大連續(xù)電流。
11.請(qǐng)確認(rèn)馬達(dá)運(yùn)行過程中電纜線不會(huì)干涉到其他物件（建議使用鏈條），并注意電纜線是否有足夠之彎曲半徑，以避免電纜線壽命降低。
12.機(jī)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，禁止觸摸動(dòng)、定子組合。
13.機(jī)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，請(qǐng)?zhí)貏e注意操作溫度需于規(guī)定范圍內(nèi)。
14.機(jī)臺(tái)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，如需拆取動(dòng)子組合，請(qǐng)靜置室溫 25℃后再進(jìn)行作業(yè)，以避免燙傷。
15.機(jī)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)偵測(cè)到任何不正常的異味、噪音、煙霧、熱氣或是異常的振動(dòng)，請(qǐng)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)并關(guān)閉電源。
16.產(chǎn)品發(fā)生異常狀況，請(qǐng)勿自行處理。請(qǐng)交由本公司合格技術(shù)人員維修或送回本公司處理。
17.擅自更換零件及拆解，將造成動(dòng)、定子受損，本公司將不負(fù)任何損壞、意外或傷害之責(zé)任。
18.定子表面使用無塵室擦拭布沾酒精(95%工業(yè)用酒精)擦拭干凈，建議每三個(gè)月一次；若為發(fā)塵較大之機(jī)臺(tái)設(shè)備(如 PCB 成形機(jī)或鉆孔機(jī)…等)，建議每?jī)蛇L一次。
19.本產(chǎn)品自出廠日起一年內(nèi)為有效的保固期，于此期間因不當(dāng)使用(請(qǐng)參閱本說明書之注意與安裝事項(xiàng))、或自然天災(zāi)所造成的產(chǎn)品損壞，本公司不負(fù)責(zé)免費(fèi)更換及維修產(chǎn)品之責(zé)任。
. 機(jī)構(gòu)安裝介面
2.1 LMS/LMSA/LMF/LMFA系列機(jī)構(gòu)安裝精度
在使用線性馬達(dá)前，特別需要注意馬達(dá)動(dòng)定子間之間隙，此間隙值將會(huì)影響線性馬達(dá)之性能及可靠度，因此設(shè)計(jì)良好的定位平臺(tái)及適當(dāng)?shù)墓罘秶梢蕴釙N產(chǎn)品的穩(wěn)定性；以下為一般線性馬達(dá)定位平臺(tái)底座之剖面圖及建議之公差，鎖附定子組合的安裝面建議平面精度為 0.02mm/300mm (如圖一)。
圖一、底座設(shè)計(jì)剖面圖
馬達(dá)組裝尺寸
安裝動(dòng)定子組合時(shí)，需特別注意動(dòng)定子之尺寸，如動(dòng)子與定子之總組合高度 H、動(dòng)子與定子之氣隙 G1，氣隙值將會(huì)影響線性馬達(dá)之性能及可靠度(請(qǐng)參考表一與表二)。定子的形式分為不銹鋼蓋板式與環(huán)氧樹脂注膠式。
2.2.1 LMS/LMSA鐵心式線性馬達(dá)
圖二、LMS/LMSA 鐵心式線性馬達(dá)組合示意圖
表一、LMS/LMSA 鐵心式線性馬達(dá)組合尺寸
2.2.2 LMF/LMFA水冷式線性馬達(dá)
圖三、LMF/LMFA 水冷式線性馬達(dá)組合示意圖
表二、LMF/LMFA 鐵心式線性馬達(dá)組合尺寸
3. 安裝程序- LMS/LMSA/LMF/LMFA鐵心式線性馬達(dá)
注意：LMS/LMSA/LMF/LMFA 的動(dòng)定子之間有*(數(shù)百公斤)的吸力，請(qǐng)安裝人員依照手冊(cè)安裝，以避免被動(dòng)子與定子夾傷。
3.1 安裝定子
先安裝其中一組定子，安裝時(shí)需注意滑軌與定子之平行度，再使用螺絲 將定子 安裝于平臺(tái)上。
注意：
1.磁鐵警告標(biāo)示需朝上。
2.定子選用之螺絲大鎖固深度依客戶平臺(tái)的螺紋孔而定；小鎖固深度請(qǐng)參考附錄 A。
3.2 安裝動(dòng)子座及動(dòng)子
使用螺絲 將動(dòng)子座 安裝于滑塊 上。使用螺絲 8將動(dòng)子 7安裝于動(dòng)子座。
注意：
1.安裝動(dòng)子時(shí)須注意動(dòng)子與定子間之間隙，請(qǐng)參考(2.2.1-2.2.2)，安裝不正確時(shí)可能增加頓力或降低馬達(dá)推力。
2.動(dòng)子選用之螺絲大鎖固深度請(qǐng)參考附錄 B；小鎖固深度為請(qǐng)參考附錄 C。
3.3移動(dòng)動(dòng)子座及動(dòng)子
移動(dòng)動(dòng)子座 于平臺(tái)上方以方便安裝其他定子。
3.4 安裝定子
使用螺絲 11將定子10 安裝于平臺(tái)上，滑動(dòng)動(dòng)子座確認(rèn)無任何干涉現(xiàn)象。
注意：
1.定子選用之螺絲大鎖固深度依客戶平臺(tái)的螺紋孔而定；小鎖固深度請(qǐng)參考附錄 A。
2.鎖附動(dòng)定子組合之螺絲扭力強(qiáng)度請(qǐng)參考附錄 D。
3.5 安裝快速接頭(LMF/LMFA適用)
水冷接頭 為入水孔
水冷接頭 為出水孔
注意：
1.使用扭力板手(大扭力不得超過 100kgf-cm)將 1/8PT 牙徑之接頭鎖緊于水冷接頭上，接頭上需纏繞白色止水帶(thread seal tape)防止漏水，不正確的安裝可能導(dǎo)致水冷接頭損壞或破裂。
2.水冷迴路大承受壓力 10 bar。
3.6 水冷接頭流量(LMF/LMFA 適用)
LMF/LMFA水冷式線性馬達(dá)水冷接頭之流量如下表所示，其水管之內(nèi)徑分別為 0~2 系列為 4mm，3~6 系列為 6mm。
4. 水冷式線性馬達(dá)之水冷卻機(jī)選用
4.1 馬達(dá)冷卻管路安裝
當(dāng)使用複數(shù)個(gè)以上的線性馬達(dá)時(shí)，馬達(dá)的冷卻管路必須以并聯(lián)的方式安裝，示意圖如圖四(左側(cè)馬達(dá)的進(jìn)水口與右側(cè)馬達(dá)的進(jìn)水口相接，出水口以此類推)。
4.2 水冷卻機(jī)的冷卻能力
水冷卻機(jī)在選定頻率之下，冷卻能力需大于馬達(dá)大熱損失的總和。
范例如下，若是使用兩個(gè)線性馬達(dá) LMFA31，對(duì)照型錄規(guī)格表的「大熱損失」，其值為 324(W)，則兩個(gè)馬達(dá)大熱損失總和為 2x324=648(W)，以哈伯的水冷卻機(jī)為例，型號(hào) HWK-250PTS 在 50Hz 時(shí)的「冷卻能力」為980(W)，確實(shí)大于馬達(dá)大熱損失的 648(W)。
4.3 水冷卻機(jī)的泵浦流量
水冷卻機(jī)在選定頻率之下，泵浦流量需大于馬達(dá)小流量的總和，并且該泵浦流量對(duì)應(yīng)的壓力應(yīng)大于馬達(dá)內(nèi)部冷卻迴路之壓降總和。若大型設(shè)備的冷卻迴路較長(zhǎng)，則應(yīng)同時(shí)考慮迴路管長(zhǎng)阻力造成的壓降。
范例如下，若是使用兩個(gè)線性馬達(dá) LMFA31，對(duì)照型錄規(guī)格表的「小流量」，其值為 4.0(L/min)，則兩個(gè)馬達(dá)小流量總和為 2x4.0=8.0(L/min)，以哈伯的水冷卻機(jī)為例，型號(hào) HWK-250PTS 在 50Hz 時(shí)的「泵浦流量」為40(L/min)，確實(shí)大于馬達(dá)小流量的 8.0(L/min)。泵浦流量對(duì)應(yīng)壓力請(qǐng)洽詢水冷卻機(jī)廠商。
（以上簡(jiǎn)略說明水冷卻機(jī)的選用，若在選用上有疑問，建議可將上述資訊提供給水冷卻機(jī)廠商詢問討論)
附錄A.定子選用之螺絲小鎖固深度表
(參考 DIN912 標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)度 10.9 之螺栓)
?
附錄B.動(dòng)定子螺紋孔規(guī)格表
附錄C.動(dòng)子選用之螺絲小鎖固深度表
附錄D.鎖固動(dòng)定子螺絲扭力表
(參考DIN912標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)度10.9之螺栓)
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