Нанопозиционирование — позиционирование в масштабе одной миллиардной доли метра — является распространенным требованием в полупроводниковых приборах и медицинских приложениях, таких как метрология, сканирование, дозирование и перекачивание. Но последовательное достижение разрешения на нанометровом уровне выходит за рамки возможностей большинства устройств, использующих механические вращающиеся или рециркулирующие элементы. Показательный пример: наиболее распространенным решением для нанопозиционирования является пьезодвигатель (также называемый пьезопривод), в котором не используются механические подшипники или компоненты трансмиссии.

Пьезодвигатели работают на основе обратного пьезоэлектрического эффекта, который вызывает механическое напряжение на пьезоматериале при подаче электрического заряда.Пьезоприводы используют этот эффект для создания движения (расширения или сжатия) и усилия. Но хотя их скоростные и силовые возможности относительно высоки при их небольших размерах, пьезоприводы подходят не для всех применений нанопозиционирования. В некоторых случаях, в зависимости от критериев производительности, лучшим выбором является каскад линейного двигателя или привод звуковой катушки.

Линейные двигатели являются бесконтактными устройствами с прямым приводом и, как таковые, не подвержены воздействию трения, податливости или люфта. Это позволяет им производить движение на нанометровом уровне. Ступени линейных двигателей могут приводиться в движение либо бесщелочными двигателями для снижения массы и увеличения ускорения, либо двигателями с железным сердечником для увеличения усилия. При использовании в системах нанопозиционирования ступени линейных двигателей обычно объединяются либо с воздушными подшипниками, либо со скрещенными роликовыми направляющими для поддержки и наведения. Однако пневматические подшипники имеют значительное преимущество перед механическими направляющими подшипников при нанопозиционировании, поскольку они полностью бесконтактны и практически не имеют трения, в то время как механические подшипники подвержены износу и трению при запуске.

Ступени линейного двигателя обладают двумя основными преимуществами по сравнению с пьезоприводами: ходом и нагрузкой / усилием. Как правило, пьезоприводы используются в тех случаях, когда требуется ход в несколько дюймов или меньше, для быстрого колебательного движения или для высокой удерживающей силы при выключенном питании. Линейные двигатели, с другой стороны, обычно используются для хода более нескольких дюймов и могут быть изготовлены длиной до нескольких метров. Это выгодно, например, в медицинском оборудовании для визуализации, где общий ход довольно длинный, но требуемое разрешение позиционирования находится в нанометровом диапазоне.Линейные двигатели также могут достигать высокого ускорения и одновременно создавать силу тяги в тысячи ньютонов. Однако ступени линейных двигателей занимают гораздо больше места, чем пьезоприводы, что затрудняет их интеграцию в небольшие устройства.

Приводы с звуковыми катушками аналогичны пьезоприводам по размеру и занимаемой площади, но принцип их работы больше похож на принцип работы линейных двигателей, состоящих из катушки и поля постоянного магнита. Когда ток подается на катушку, двигатель движется в одном направлении, создавая силу, пропорциональную току. Когда направление тока меняется на обратное, привод перемещается в противоположном направлении.

Подобно линейным двигателям, звуковые катушки могут быть интегрированы со скрещенными роликовыми направляющими или, чаще всего, с воздушными подшипниками для наведения и поддержки нагрузки. В отличие от линейных двигателей ironcore, приводы звуковых катушек не подвержены эффекту заклинивания, что обеспечивает им чрезвычайно плавное движение. Несмотря на то, что они могут достигать более длительных импульсов, чем пьезоприводы, приводы звуковых катушек все еще несколько ограничены по длине хода. Максимальный ход привода звуковой катушки обычно составляет 5-6 дюймов. Возможны более длинные ходы, но эффективность снижается пропорционально длине привода.

Приводы звуковых катушек, как и пьезоприводы, могут быть сконфигурированы для обеспечения линейного или вращательного движения. При линейном перемещении они обычно используются для подачи усилия или регулирования давления, в то время как при вращательном движении они обеспечивают крутящий момент. Хотя звуковые катушки обеспечивают высокое усилие (или крутящий момент) для своих размеров, пьезоприводы, как правило, обеспечивают более высокие постоянные, прерывистые и удерживающие усилия. Как и пьезоприводы, малая движущаяся масса и инерция приводов звуковых катушек делают их пригодными для высокочастотных колебательных движений.

Чтобы узнать больше о линейных двигателях, посетите наш партнерский сайт, www.linearmotiontips.com, для сообщений , касающихся без железа и железный сердечник линейные двигатели. Вы также можете найти руководство по воздушные подшипники там.