리니어 모터 테스트 벤치: 추력, 속도 리플, 및 위치 정확도 검증

선형 모터는 다른 테스트 문제입니다

선형 모터는 기어박스의 중간 메커니즘 없이 전기 에너지를 직접 병진력으로 변환합니다., 벨트, 또는 볼스크류. 다이렉트 드라이브의 우아함, 높은 역동성, 백래시 제로, 긴 서비스 수명 - 힘 리플을 기계적으로 필터링하지 않음을 의미함. 모든 코깅 딥, 모든 전류 고조파, 모든 슬롯 피치 불규칙성은 부하에서의 교란으로 직접적으로 나타납니다.. ±10nm까지 위치시켜야 하는 반도체 웨이퍼 스테이지의 경우, 또는 Ra 이하의 표면 조도를 유지해야 하는 공작 기계 0.2 μm, 따라서 선형 모터 테스트는 전기 기계 특성화만큼이나 정밀한 계측 연습입니다..

이 가이드는 선형 영구자석 모터의 주요 테스트 항목을 다루고 있습니다. (LPM), 특정 계측 문제, 테스트 결과가 고성능 애플리케이션에서 설계 결정을 내리는 방법.

리니어 모터 기술 환경

세 가지 제품군은 산업 및 운송 응용 분야에서 가장 자주 나타납니다.:

• 슬롯형 철심 LPM (U 채널 또는 플랫 베드): 높은 추력 밀도; 뚜렷한 코깅력. 공작기계에 사용, 갠트리 시스템, 프레스 브레이크.
• 무슬롯 (공심 또는 무철 강제자): 제로에 가까운 코깅; 낮은 추력 밀도; 매우 낮은 이동 질량. 반도체 리소그래피 분야의 지배자, 계측 단계, 그리고 픽 앤 플레이스.
• 관형 선형 모터: 대칭 자속 경로; 컴팩트한 단면; 사출 성형에 사용, 포장, 선형 운송 모듈.

네 번째로 떠오르는 카테고리는 자기 부상 레일 시스템에 사용되는 긴 고정자 선형 모터입니다. (자기부상열차, 하이퍼루프 개념), 고정자의 길이가 수 킬로미터에 달할 수 있고 테스트 과제가 구성 요소 테스트가 아닌 차량 수준 특성화로 전환되는 경우.

핵심 테스트 항목

1. 최고 및 연속 추력

추력은 주요 정격 매개변수입니다.. 테스트 벤치는 Forcer를 제한합니다. (움직이는 부분) 로드셀로 발생하는 힘을 측정하면서 진행 방향으로. 아이언리스 포서용, 최대 추력은 일반적으로 연속 추력의 2~4배입니다. (열적으로 제한됨) 평가. 철심 포서용, 최대 추력은 연속 3~6배에 도달할 수 있습니다.. 힘은 전류 진폭과 위상각의 그리드에서 측정됩니다. (d-q 현재 공간), 추력 대 전류 생성 (F-I) 힘 상수를 정의하는 맵 (kF, 해당 없음) 현재 포화도에 따른 변화.

주요 지표: 힘 일정한 선형성 최대 ±2% 80% 피크 전류의; 최대 추력 5% 디자인 대상의; 정격 권선 온도에서 연속 추력 3%.

2. 코깅 및 디텐트 포스

코깅력 (전원이 차단된, 슬롯 피치가 있는 주기적) 철심 기계의 주요 방해 요소입니다.. 벤치는 포서를 일정하고 낮은 속도로 움직입니다. (1-5mm/초) 전원이 차단된 상태에서 고해상도 로드셀로 힘을 측정합니다. (해결 < 0.1 N). 고정력(자석 배열에 대한 유한 길이 강제력의 최종 효과 상호 작용)은 더 긴 주기 구성 요소를 추가합니다.. 서보 드라이브의 피드포워드 보상 테이블에는 최대 5차 또는 6차까지 정확한 고조파 성분이 필요하므로 둘 다 특성화해야 합니다..

3. 속도 리플 및 동적 강성

속도 리플은 회전 기계의 토크 리플과 동일합니다.. 레이저 간섭계 또는 유리 스케일 인코더가 마이크로미터 미만의 분해능으로 실제 위치와 속도를 측정하는 동안 벤치는 명령된 일정한 속도로 포서를 구동합니다.. 속도 리플은 설정점으로부터의 피크 간 편차로 표현됩니다., 일반적으로 여러 속도로 지정됨 (예를 들어, 10, 50, 500 밀리미터/초) 고조파 스펙트럼으로서. 동적 강성은 다양한 주파수에서 정현파 힘 교란을 중첩하고 위치 편차를 측정하여 측정됩니다..

주요 지표: 속도 리플 < 0.1% ~에 100 밀리미터/초; 위치 결정 반복성 ±0.5μm (철심), ±0.05μm (무철).

4. 열 매핑 및 열 저항

선형 모터는 열 흐름 경로가 제한되어 있습니다. 포서는 주로 플래튼과 케이블 트레일링 체인을 통해 열을 잃습니다., 360° 하우징이 있는 회전 모터와는 달리. 벤치는 권선 온도를 측정합니다. (위상별로 내장된 PTC 서미스터 또는 PT100 센서) 정상 상태 연속 추력 하에서 압반 표면 온도. 내열성 (K/W) 권선에서 냉각수까지의 전력은 온도 대 소산 전력의 기울기에서 추출됩니다.. 반도체 장비용 수냉식 무철 포서(Forcer)는 냉각수 유량이 자석 온도 변화를 통해 힘-일정 반복성에 영향을 미치기 때문에 특히 민감합니다..

5. 전기 매개변수 식별

위상 저항 (작동 온도에서), 권선 인덕턴스 (LD, 여러 전류 수준의 Lq), 역기전력(back-EMF) 전압 상수 (케) 로터 고정 기준 프레임 접근 방식을 사용하여 벤치에서 측정됩니다.. 돌출성이 무시할 만큼 큰 아이언리스 모터의 경우 (Ld ≒ Lq), 이는 간단한 저항-인덕턴스 측정으로 줄어듭니다.. 철심 모터용, 포화 곡선은 d축과 q축의 전류를 독립적으로 스위핑하여 측정됩니다..

6. 절연 및 절연 내력

선형 모터 포서는 공격적인 냉각수가 있는 환경에서 작동하는 경우가 많습니다., 가공유, 또는 클린룸 가습기. 벤치는 AC 하이팟을 수행합니다. (2×Urated + 1,000 IEC에 따른 V 60664-1) 절연 저항 측정 (1,000 V DC 메그옴 테스트) 해당하는 경우 열 순환 후 및 냉각수 흡수 주기 후.

계측 과제

선형 모터 테스트에서 가장 중요한 과제는 굽힘 모멘트를 발생시키지 않고 힘 측정 로드셀을 포서 캐리지에 연결하는 것입니다.. 가로 방향의 1축 컴플라이언스를 갖춘 굴곡 결합 로드 셀은 필수적입니다.; 견고한 부착물은 플래튼 편평도 변화로 인해 추력을 잘못 읽습니다.. 이동 범위도 특성화를 제한합니다.: 강제로 움직이는 사람 3 m/s 이상 0.5 m 자석 트랙은 한 번의 횡단을 완료합니다. 167 ms, 이는 고속 열 측정을 위한 획득 시간을 제한합니다..

테스트 벤치 선택에 있어 이것이 의미하는 바

선형 모터 테스트 벤치는 본질적으로 응용 분야별로 다릅니다.. 반도체 등급의 Ironless Forcer용 벤치에는 나노미터 해상도의 간섭계와 클린룸 호환 재료가 필요합니다.; 공작 기계 철심 모터용 벤치에는 킬로뉴턴 범위의 로드 셀과 홍수 냉각수 처리가 필요합니다.. 힘 범위 정의, 속도 범위, 벤치를 지정하기 전에 위치 지정 해상도 요구 사항을 통해 비용이 많이 드는 것을 방지할 수 있습니다.- 또는 사양이 부족함.

우리 팀은 다음과 같은 추력 범위에 걸쳐 무철 및 철심 아키텍처를 위한 선형 모터 테스트 시스템을 구성했습니다. 50 N ~ 20 kN. 특정 요구 사항을 논의하려면, 우리 엔지니어링 팀에 문의하세요.