力与方向的完美结合：FAULHABER直线电机

传统的电机通过旋转运动产生力，其转子和定子呈圆形或圆环状排列。与之不同的是，直线电机的运动部件是一个动子，而不是一个转子。直线电机的动子和定子就像是将旋转电机“展开”成直线状，然后在同一平面上紧密排列。因此，直线电机在直线上产生转矩，动子沿着一个轴来回移动。

FAULHABER直线电机的设计原理是什么？

在直线电机内，绕组一般既可以是定子也可以是转子。而永磁体则作为相应的配对部件。然而，在FAULHABER直线电机中，钕永磁体始终安置在动子内，而线圈仅作为定子。这种设计使得电机体积非常小巧，同时能产生很高的转矩。

直线电机的长方形绕组采用自承式设计，不需要铁芯，因此避免了齿槽转矩的产生。绕组巧妙地分为三个电气隔离的部分，并在内部设有空腔。动子杆在这个空腔内移动，两个组件之间只有一个微小的气隙。在动子中，多个磁铁以杆状紧密粘合在一起，相邻磁铁的磁极相互对应（南-南，北-北）。

动子是直线电机的唯一运动部件。定子两端分别配有一个由耐磨聚合物制成的套筒轴承，这种轴承无需润滑。这种设计使得FAULHABER直线电机具有超长的使用寿命：根据应用中移动负载的类型，它们可以执行数百万至数亿次循环。

直线电机的工作原理与无刷电机相似。然而，在直线电机中，导电绕组和永磁动子（而非转子）是沿直线排列的，而不是圆形布局。

与无刷电机一样，在直线电机中，控制电子设备将电流引导至绕组的各个部分，从而产生移动磁场。这个磁场对动子杆的磁极产生吸引和排斥力。通过这种方式，动子将移动磁场的运动转化为强大的转矩。最大型号可提供9.2 N的连续力。

三个模拟霍尔传感器用于检测动子磁铁的位置。根据这些信号，通过相位差120度的三个正弦信号来控制各部分。正弦信号可分为高达4096个增量，实现高分辨率和精确的定位。

绕组部分的换向是纯电子的。与自由移动的动子结合，实现了快速的加速和方向变化。FAULHABER直线电机的速度最高可达3.4 m/s。

有四种尺寸的电机可供选择，从33 x 8 mm到74 x 20 mm（长 x 宽），并提供多种不同的动子杆长度。在系列产品中，您可以选择15至220 mm的行程长度。如有需要，也可以定制特殊产品。

FAULHABER的运动控制器利用直线电机电路板中内置霍尔传感器的信号。对于需要正弦/余弦信号的其他运动控制器，提供电路板经过相应修改的型号。

直线电机主要用于需要快速直线运动，而旋转电机动力不足以实现的场合。FAULHABER直线电机不仅表现出极高的动态性能，而且具有超长的无需维护的使用寿命。若这些因素是关键标准，那么通常选择直线电机将是最佳方案。

旋转电机也可以产生线性运动。其旋转力通过传动元件（如皮带、链条或丝杠）转换为线性运动。这种机构被称为线性致动器。如果需要非常高的转矩或特别高的精度，带减速箱或直接驱动的线性致动器可能是适合的驱动解决方案。