Ein Linearmotor ist ein Übertragungsgerät, das elektrische Energie direkt in mechanische Energie linearer Bewegung umwandelt. Seine Hauptleistung ist Schubkraft. Die Schubkraft des Linearmotors wird während des Betriebs nach außen abgegeben. Instabilität und Schwankungen der Schubkraft werden als Schubschwankung bezeichnet. Dieses Schwankungsphänomen kann viele Ursachen haben. Schubschwankungen können Aufschluss darüber geben, ob der Motor stabil läuft.
1.Causes
1.1.Magnetfeldinhomogenität
Die Inhomogenität der Magnetfeldverteilung führt zu Schubschwankungen. Dies kann durch Qualitätsprobleme der Magnetmaterialien, unsachgemäße Installation der Magnete oder einen Ausfall der Magnetfeldregelgeräte verursacht werden.
1.2.Aktuelle Instabilität
Der Schub eines Linearmotors hängt direkt von der Stromstärke ab. Ein instabiler Strom führt zu Schubschwankungen. Strominstabilität kann durch Probleme mit der Stromqualität, schlechten Kontakt der Stromversorgungsleitungen oder den Ausfall von Stromregelgeräten verursacht werden.
1.3.Probleme der mechanischen Struktur
Der Schub des Linearmotors hängt auch von der Stabilität und Genauigkeit der mechanischen Struktur ab. Probleme mit der mechanischen Struktur führen zu Schubschwankungen. Beispiele hierfür sind Verschleiß, Lockerheit oder ungenaue Montage von Teilen.
1.4.Probleme mit dem Steuerungssystem
Die Stabilität und Genauigkeit des Steuerungssystems haben ebenfalls einen erheblichen Einfluss auf den Schub von Linearmotoren. Wenn ein Problem mit dem Steuerungssystem vorliegt, führt dies zu Schubschwankungen. Beispielsweise durch einen unangemessenen Steuerungsalgorithmus, einen Sensorausfall oder Signalstörungen.
2. Auswirkungen der Schubschwankung des Linearmotors auf die Motorleistung
2.1. Vibrationen und Lärm
Schubschwankungen sind die Hauptursache für Vibrationen und Geräusche im Motor. Besonders bei niedriger Drehzahl können diese Vibrationen und Geräusche stärker sein. Dies beeinträchtigt die Einsatzumgebung des Motors und das Benutzererlebnis.
Vibrationen und Geräusche beeinträchtigen nicht nur die Laufstabilität des Motors, sondern können auch Resonanzen in der Umgebung verursachen. Dies führt zu einer weiteren Verschlechterung der Leistung.
2.2. Positioniergenauigkeit und Geschwindigkeitsregelung
Schubschwankungen wirken sich negativ auf die Positioniergenauigkeit und das Geschwindigkeitsregelsystem aus. Insbesondere bei Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Positioniergenauigkeit, wie z. B. der Robotersteuerung, können Schubschwankungen zu erhöhten Positionierfehlern führen und die Gesamtleistung des Systems beeinträchtigen.
Bei einem Getriebe mit variabler Geschwindigkeit verstärken sich die durch die Schubschwankungen verursachten Vibrationen und Geräusche, sobald die mechanische Eigenfrequenz des Antriebs oder Stators nahe an die Frequenz der Schubschwankungen heranreicht. Dies verschlechtert die Servobetriebseigenschaften des Motors weiter.
2.3. Leistungsdichte und Schubdichte
Schubschwankungen können sich auch auf die Leistungsdichte und Schubdichte des Motors auswirken. Bei Verwendung einer herkömmlichen Magnetstruktur ist es aufgrund der Schubschwankungen möglicherweise nicht möglich, eine ideale sinusförmige Flussverteilung im Luftspalt zu erreichen. Dies kann die Leistungsdichte und Schubdichte des Motors verringern.
2.4. Systemstabilität
Schubschwankungen können auch die Stabilität des gesamten Systems beeinträchtigen. Schubschwankungen können Vibrationen und Geräusche verursachen. Dies kann zu Leistungseinbußen in anderen Teilen des Systems und sogar zu Systemausfällen führen.
3. So reduzieren Sie die Auswirkungen von Schubschwankungen des Linearmotors auf die Motorleistung
Überprüfen und warten Sie regelmäßig Magnetmaterialien, Stromleitungen und Stromregler. Stellen Sie deren Qualität und Stabilität sicher.
Optimieren Sie die mechanische Struktur des Motors, reduzieren Sie Verschleiß und Lockerheit von Teilen und verbessern Sie die Montagegenauigkeit.
Verwenden Sie fortschrittliche Steuerungsalgorithmen und Sensortechnologie, um die Stabilität und Genauigkeit des Steuerungssystems zu verbessern.
Nutzen Sie neue Testmethoden, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von Schubschwankungstests zu verbessern. Nutzen Sie beispielsweise eine Testmethode, bei der zwei Linearmotoren des gleichen Modells gegenseitig belastet werden.
4. So testen Sie die Schubschwankung eines Linearmotors
4.1 Prüfungsvorbereitung
- Wählen Sie das Testgerät aus: Verwenden Sie unbedingt einen hochpräzisen Schubsensor, um den vom Linearmotor erzeugten Schubwert zu messen. Beispielsweise einen Drucksensor oder einen Kraftsensor.
- Sensor installieren: Montieren Sie den Schubsensor am Linearmotor. Achten Sie darauf, dass die Einbaulage stabil ist und sich durch Motorbewegungen nicht verändert.
- Testumgebung einrichten: Befestigen Sie den Linearmotor auf dem Prüfstand. Stellen Sie sicher, dass die Befestigung zwischen Motor und Prüfstand fest und zuverlässig ist, um die Auswirkungen externer Vibrationen auf die Testergebnisse zu reduzieren.
- Testbedingungen festlegen: Stellen Sie die entsprechende Betriebsspannung und Frequenz ein. Stellen Sie sicher, dass der Linearmotor in einem stabilen Betriebszustand getestet wird.
4.2 Testablauf
- Schubwert messen: Starten Sie den Linearmotor und zeichnen Sie die vom Sensor gemessenen Schubwertdaten auf. Stellen Sie sicher, dass der Linearmotor während des Tests mit der vorgegebenen Flugbahn und Geschwindigkeit läuft.
- Datenerfassung: Erfassen Sie kontinuierlich Schubwertdaten, um die Kontinuität und Integrität der Daten sicherzustellen. Achten Sie während des Tests auf die Aufzeichnung abnormaler Zustände oder Änderungen.
- Wiederholungstest: Um genauere Testergebnisse zu erhalten, können viele Wiederholungstests durchgeführt werden. Durch den Vergleich der Ergebnisse verschiedener Tests können die Stabilität und Zuverlässigkeit des Tests bewertet werden.
4.3 Datenverarbeitung und -analyse
- Datenfilterung: Filtern Sie die erfassten Schubwertdaten, um Fehler und Störungen bei der Messung zu vermeiden. Dies trägt zur Verbesserung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Testergebnisse bei.
- Berechnung der Schubschwankung: Durch Berechnung des Mittelwerts und der Standardabweichung des Schubwerts lässt sich der Grad der Schubschwankung ermitteln. Die Schubschwankung kann durch den quadratischen Mittelwert ausgedrückt werden. Das heißt, die Standardabweichung des Schubwerts wird durch den Mittelwert geteilt und mit 100 % multipliziert.
- Analysieren Sie die Testergebnisse: Analysieren Sie die Schubschwankungen des Linearmotors anhand der verarbeiteten Daten. Vergleichen Sie die Ergebnisse unter verschiedenen Bedingungen, um die wichtigsten Faktoren zu ermitteln, die die Schubschwankungen beeinflussen.
4.4 Testmethodenoptimierung
- Einführung einer neuen Testmethode: Es kann eine Testmethode angewendet werden, bei der zwei Linearmotoren desselben Modells gegenseitig belastet werden. Mit dieser Methode können Drehmomentschwankungen vermieden werden, die beim Betrieb des rotierenden Motors auftreten, und die Genauigkeit des Tests verbessert werden.
- Optimieren Sie die Testausrüstung: Optimieren Sie die Auswahl und Konfiguration der Testausrüstung entsprechend den Testergebnissen und Anforderungen. Sie können beispielsweise einen präziseren Sensor, einen stabileren Prüfstand usw. wählen.
- Datenverarbeitungsmethoden verbessern: Verbessern Sie die Datenverarbeitungsmethoden für Probleme und Anomalien im Test. Verwenden Sie beispielsweise erweiterte Filteralgorithmen, optimieren Sie Datenanalyseprozesse usw.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Schubschwankungen bei Linearmotoren ein wichtiger Leistungsindikator sind und vielfältige Ursachen haben. Um Stabilität und Leistung sicherzustellen, sind umfassende Test-, Evaluierungs- und Kontrollmethoden erforderlich. Bei der Entwicklung und dem Einsatz von Linearmotoren müssen die Auswirkungen von Schubschwankungen umfassend berücksichtigt werden. Es müssen geeignete Maßnahmen ergriffen werden, um die Auswirkungen auf die Motorleistung zu reduzieren.