Was sind Can-Stack-Linearaktuatoren?

Nicht unverlierbare, unverlierbare und externe Muttern können Linearaktuatoren stapeln.

Can-Stack-Linearantriebe basieren auf Can-Stack-Schrittmotoren, bei denen es sich um Permanentmagnet-Schrittmotoren handelt, die aus zwei Statoren (und damit zwei Spulen) bestehen, die übereinander gestapelt sind. Die Pole jedes Stators sind „Klauenzahn“-Design und sind gegeneinander um die Hälfte der Polteilung versetzt. Der Rotor besteht aus einem Permanentmagneten und hat die gleiche Anzahl von Polpaaren wie jede Spule.

Das gestapelte Design der zwei Statoren oder Dosen bedeutet, dass es vier diskrete Positionen gibt, die für jede Polteilung induziert werden können. Ein übliches Design für Can-Stack-Aktuatoren hat 24 Pole in jeder Spule oder Phase. Bei 24 Polen um einen 360-Grad-Zylinder beträgt der Abstand zwischen den Polen auf einem einzelnen Stator 15 Grad. Da die beiden Statoren jedoch um ½ Polteilung versetzt sind, gibt es 7,5 Grad (½ von 15) zwischen den Polen jedes Stators. Das bedeutet, wenn die Statoren einzeln erregt werden, dreht sich der Motor um 7,5 Grad für jeden Schritt oder Erregungsimpuls. Die Reihenfolge, in der die Phasen erregt werden, bestimmt die Drehrichtung, und die Impulsfrequenz bestimmt die Drehgeschwindigkeit.

Um aus einem Can-Stack-Schrittmotor einen Linearaktuator zu machen, wird der Rotor mit einem Gewinde versehen und eine Schraube (normalerweise eine Leitspindel) in den Rotor integriert, so dass sie sich ausdehnt und einzieht, wenn sich der Motor dreht. Es gibt drei gängige Ausführungen für Can-Stack-Linearaktuatoren. Wenn die Schraube von einer Vorrichtung – entweder innerhalb oder außerhalb des Motors – erfasst wird, die ihre Drehung verhindert, wird der Aktuator als unverlierbarer Linearaktuator bezeichnet. Aber die Hersteller bieten auch nicht unverlierbare Aktuatoren an, bei denen sich die Schraube zusammen mit dem Motor dreht. Wenn ein nicht unverlierbares Design verwendet wird, wird die Drehung normalerweise durch das Design der Anwendung verhindert. Bei der dritten Dosenstapel-Aktuatorkonstruktion fährt die Schraube nicht aus und ein. Stattdessen befindet sich die Mutter außerhalb des Motors und bewegt sich entlang der Schraube, wenn sich der Motor und die Schraube gemeinsam drehen.

Wie andere Schrittmotoren werden Can-Stack-Linearaktuatoren üblicherweise im Open-Loop-Modus betrieben. Obwohl Schrittmotoren einen Schrittfehler haben (z. B. ± 0,5 Grad), summiert sich der Fehler nicht über mehrere Schritte, was eine gute Positioniergenauigkeit ermöglicht. Und viele Designs können im Voll-, Halb- oder Mikroschrittmodus betrieben werden. Can-Stack-Linearantriebe nutzen auch das Haltemoment des Schrittmotors, um die Position zu halten, selbst wenn der Motor nicht mit Strom versorgt wird.

Zu den industriellen Anwendungen für Can-Stack-Linearantriebe gehören medizinische Diagnosegeräte und Pumpen. Aber geeignete Anwendungen für diese kleinen, präzisen Linearantriebe reichen von Verbrauchergeräten wie Druckern und Kopierern bis hin zu militärischen Anwendungen für die Radar- und Antennenpositionierung.