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上銀產品

鐵心式直線電機

產品簡介

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產品名稱：	LMSA11L
產品型號：	上銀鐵心式直線電機：LMSA系列LMSA11L
產品規格：	上銀鐵心式直線電機：LMSA11L

詳細說明

直線電機
直線電機源自于勞倫茲法則(Lorentz)，即利用電流(I)與磁場(B)的相互作用而產生推力(F)，加上本身磁鐵排列與多動子的運用，可實現行程不受限制與單軸多動子的獨立運動，藉由搭配精密伺服回饋可輕易實現奈米定位精度的控制。

技術用語：

連續推力F_c(N)
定義為馬達在環境溫度25%C下，連續運動不休息所輸出的推力，此連續推力對應施加給馬達之連續電流|c。

連續電流l_c[A_rms]
定義為在環境溫度25°C下，可連續供應給馬達線圈的電流，亦為產生連續推力的電流。

瞬間推力F_p(N)
定義為馬達在不超過一秒的時間可以輸出的最大推力，一般用于加速或減速的目的。

瞬間電流l_p[A_rms)
定義為馬達達到瞬間推力下所對應之瞬間大電流，在正常操作范圍，瞬間電流可允許供給一秒。

極限推力F_u(N)
定義為馬達在極限電流l_u下所對應的輸出推力。

極限電流l_u[A_rms)
定義為馬達連續電流l_c的五倍;在此電流下，馬達輸出之推力在飽和的非線性區內，推力常數會降低，輸入此電流馬達有過溫風險，建議操作時間為0.5秒以下。

推力常數K_f[N/A_rms]
定義為馬達在單位電流下[A_rms)的輸出推力，把此參數乘以電流即可得到推力: F=I×K_f。

動子與定子間吸引力Fa (N)
定義在額定氣隙下鐵心式馬達動子與定子之間的作用力，此力形成對滑塊的預壓，將由滑軌承受。

線圈最高溫度T_max(°C)
定義為馬達線圈允許的最高溫度。馬達的實際平衡溫度會取決于機構、冷卻方式以及運動規劃等等因素，理論計算可能會有偏差，通常以實際測試為依據。

電氣時間常數K_e(ms)
定義為供給馬達的電流達到目標值63%所需要的時間，其值越小表示響應時間越快。

電阻(線間，25°C)R₂₅ （Ω）
定義為馬達在線圈溫度25°C時所量測之線間電阻值;電阻值會隨溫度上升而提高。

電感(線間)L (mH)
定義為馬達所量測之線間電感值。

極對距2τ(mm)
定義為定子上兩同極性磁鐵之間的距離，即為N→N或S→S。

反電動勢常數K_v [V_rms/(m/s)]
定義為馬達在磁石溫度25°C時，單位速度所產生的感應電動勢。發生于線圈感應到磁場變化時，反抗電流通過的電動勢。

馬達常數K_m (N/√￣w)
定義為線圈以及磁石溫度25°C時馬達輸出推力對消耗功率開根號的比值，越高的馬達常數代表馬達在輸出特定推力時會有越低的功率損失，為判斷馬達效率的指標之一。

熱阻R_TH (°C/W)
定義為熱量從馬達線圈內到散熱環境所受到之阻力;熱阻越小表示相同熱量輸入下，線圈與散熱環境的溫差越小，亦表示散熱效果越好。

熱時間常數T_TH (s)
定義為馬達在供給連續電流下，線圈初始溫度升至與線圈最高溫度溫差63%所需的時間。

最小流量(L/min)
定義為冷卻液在額定水冷溫度下，馬達要達到水冷連續推力F_c[WC)需要的最小流量。
。
水冷溫度（°C）
定義為在最小流量下，馬達冷卻液需在此溫度才能達到水冷連續推力F_c[WC]。

壓降△P (bar)
定義為冷卻液在最小流量下的進出水口壓力差。

瞬間推力最高速度V_max,fp (m/s)
定義為在瞬間推力下，馬達所能達到的最高速度;此參數需取決于最大操作電壓。

最大輸入功率P_{EL MAX} (W)
定義為馬達操作在瞬間推力最高速度V_MAX_.FP與最大熱損失Q_P.H._MAX條件下所需要的輸入功率。

最大熱損失Q_P.H._MAX (W)
定義為馬達在線圈最高溫度T_MAX時線圈產生的熱損失。

堵轉電流l₀(A_rms)
定義為當馬達在環境溫度25°C與堵轉條件下，所能供給之電流上限，其值與散熱條件有關。

堵轉力F₀(N)
定義為當馬達在環境溫度25°C與堵轉條件下，所能供給之推力上限，其值與散熱條件有關。

最大操作電壓(V_DC)
定義為馬達在正常工作環境所能使用的最大操作電壓。

直線電機分：鐵心式直線電機，無鐵心式直線電機，棒狀電機
HIWIN線性馬達可區分為鐵心式線性馬達及無鐵心式線性馬達，鐵心式線性馬達擁有較大的推力，而無鐵心式的線性馬達較為輕巧，擁有較佳的動態特性。馬達與負較間皆沒有任何傳動機構，可直接驅動負載，除機構更為簡單外，也因此擁有出色的動態響應，此外線性馬達為非接觸之設計，不會產生磨耗，因此可提供更高之精度，也可減少保養及維護。

鐵心式直線電機
HIWIN 鐵心式直線電機，具無磨耗、零背隙、低頓力與低速度鏈波等特性，加上動子推力密度大。可應用于高加減速之點對點需求運動，例如：自動化設備、工具機、半導體設備、玻璃切割機、雷射加工機、PCB加工、SMT機臺、AOI光學檢測設備、主動式抑振平臺等。
最大速度 30 m/s
最大加速度 10G
0.1 m/s補償前的速度漣波2~3 ％
直驅(無旋轉運動的組件轉換直線運動)

與單軸工業機器人相比最高速度提升15倍，搭配復數動子
加工時間減少50%以上，∞UNLIMIT定子延伸銜接有效行程無限制

鐵心式直線電機系列有：LMFC LMSA LMFA LMSC

LMSA
HIWIN同步線性馬達LMSA是屬于線性驅動產品種推力較大的一型。它的特色在于高推力密度與低頓力。
此三相馬達是由鐵心構成的一次側（動子）與永久磁鐵構成的二次側（定子）組成。由于定子可無限延長，所以行程將不受限制。
省空間-LMSA系列
高動態影響
低安裝高度
具有高推力密度、低頓力
連續推力范圍103N~1579N
瞬間推力范圍289N~4458N
安裝高度34mm.36mm

LMSA型號：LMSA11,LMSA11L,LMSA12,LMSA12L,LMSA13,LMSA13L,LMSA21,LMSA21(L),LMSA22,LMSA22(L),LMSA23,LMSA23L,LMSA24,LMSA24L,LMSA31,LMSA31L,LMSA32,LMSA32L,LMSA33,LMSA33L,LMSA34,LMSA34L,LMSAC3,LMSAC3L,LMSAC5,LMSAC5L

鐵心式線性馬達操作說明書
目錄
1. 線性馬達安裝前注意事項
2. 機構安裝介面
2.1 LMS/LMSA/LMSA/LMFA 系列機構安裝精度
2.2 馬達組裝尺寸
2.2.1 LMS/LMSA 鐵心式線性馬達
2.2.2 LMF/LMFA 鐵心式線性馬達
3. 安裝程序-LMS/LMSA/LMF/LMFA 鐵心式線性馬達
3.1 安裝定子
3.2 安裝動子座及動子
3.3 移動動子座及動子
3.4 安裝定子
3.5 安裝快速接頭(LMF/LMFA 適用)
3.6 水冷接頭流量(LMF/LMFA 適用)
4. 水冷式線性馬達之水冷卻機選用
4.1 馬達冷卻管路安裝
4.2 水冷卻機的冷卻能力
4.3 水冷卻機的泵浦流量
附錄 A.定子選用之螺絲最小鎖固深度表
附錄 B.動定子螺紋孔規格表
附錄 C.動子選用之螺絲最小鎖固深度表
附錄 D.鎖固動定子螺絲扭力表
*停產通知:LMS 與 LMF 系列于 2016 年 4 月起停止銷售，原 LMS 系列由 LMSA 系列替代，原 LMF 系列則由 LMFA 系列替代。

1. 線性馬達安裝前注意事項
使用本產品前，請務必詳閱本使用手冊，未遵照本注意事項之規定安裝方式者，本公司不負任何可能造成之損壞、意外或傷害之責任。

. 使用前注意事項
1. 請于安裝或使用本產品前，先確實檢查外觀是否有破損或毀壞，若有任何破損情形，請立即與本公司人員或經銷商聯絡。
2. 請勿自行拆解或改裝本產品。本公司產品均經過結構運算、電腦模擬及實體測試，故請勿在未徵求專業人員同意之前，自行拆解或改裝本產品。
3. 兒童需被管理者監督以避免接觸本產品。
4. 裝有心臟節律器，禁止使用本產品。
5. 無相關產品使用經驗者，必須交由專業人員進行。

.安全使用規范
1. 定子組合具有強大的磁場，使用上必須小心。
2. 磁性資料存取裝置和精密機械儀器等，請勿靠近本產品，以免導致物件損壞。(如攜帶手錶、信用卡、敏感物….請不要靠近。)
3. 針對 ESD(靜電放電)必須採取必要的預防措施。（如手套、鞋……等）
4. 組裝和操作時，必須交由專業人員進行。
5. 組裝時，避免使用鐵磁性工具及螺絲。
6. 定子拆裝作業時，須避免導磁性金屬物件靠近，并特別注意手部夾傷的風險，務必謹慎處理。
7. 定子組合鎖附時，需將強磁標簽朝上。
8. 拿取或放置動子組合時，請勿拖曳線材。
9. 電纜線部分不可損壞或擠壓，否則易觸電。
10.請勿施加超過動子組合規定之最大連續電流。
11.請確認馬達運行過程中電纜線不會干涉到其他物件（建議使用鏈條），并注意電纜線是否有足夠之彎曲半徑，以避免電纜線壽命降低。
12.機臺運轉時，禁止觸摸動、定子組合。
13.機臺運轉時，請特別注意操作溫度需于規定范圍內。
14.機臺停止運轉后，如需拆取動子組合，請靜置室溫 25℃后再進行作業，以避免燙傷。
15.機臺運轉時，當偵測到任何不正常的異味、噪音、煙霧、熱氣或是異常的振動，請立即停止運轉并關閉電源。
16.產品發生異常狀況，請勿自行處理。請交由本公司合格技術人員維修或送回本公司處理。
17.擅自更換零件及拆解，將造成動、定子受損，本公司將不負任何損壞、意外或傷害之責任。
18.定子表面使用無塵室專用擦拭布沾酒精(95%工業用酒精)擦拭干凈，建議每三個月一次；若為發塵較大之機臺設備(如 PCB 成形機或鉆孔機…等)，建議每兩週一次。
19.本產品自出廠日起一年內為有效的保固期，于此期間因不當使用(請參閱本說明書之注意與安裝事項)、或自然天災所造成的產品損壞，本公司不負責免費更換及維修產品之責任。

. 機構安裝介面
2.1 LMS/LMSA/LMF/LMFA系列機構安裝精度
在使用線性馬達前，特別需要注意馬達動定子間之間隙，此間隙值將會影響線性馬達之性能及可靠度，因此設計良好的定位平臺及適當的公差范圍可以提昇產品的穩定性；以下為一般線性馬達定位平臺底座之剖面圖及建議之公差，鎖附定子組合的安裝面建議平面精度為 0.02mm/300mm (如圖一)。

圖一、底座設計剖面圖

馬達組裝尺寸
安裝動定子組合時，需特別注意動定子之尺寸，如動子與定子之總組合高度 H、動子與定子之氣隙 G1，氣隙值將會影響線性馬達之性能及可靠度(請參考表一與表二)。定子的形式分為不銹鋼蓋板式與環氧樹脂注膠式。
2.2.1 LMS/LMSA鐵心式線性馬達

圖二、LMS/LMSA 鐵心式線性馬達組合示意圖
表一、LMS/LMSA 鐵心式線性馬達組合尺寸
2.2.2 LMF/LMFA水冷式線性馬達

圖三、LMF/LMFA 水冷式線性馬達組合示意圖
表二、LMF/LMFA 鐵心式線性馬達組合尺寸

3. 安裝程序- LMS/LMSA/LMF/LMFA鐵心式線性馬達
注意：LMS/LMSA/LMF/LMFA 的動定子之間有極大(數百公斤)的吸力，請安裝人員依照手冊安裝，以避免被動子與定子夾傷。
3.1 安裝定子

先安裝其中一組定子，安裝時需注意滑軌與定子之平行度，再使用螺絲將定子安裝于平臺上。
注意：
1.磁鐵警告標示需朝上。
2.定子選用之螺絲最大鎖固深度依客戶平臺的螺紋孔而定；最小鎖固深度請參考附錄 A。

3.2 安裝動子座及動子

使用螺絲將動子座安裝于滑塊上。使用螺絲 8將動子 7安裝于動子座。
注意：
1.安裝動子時須注意動子與定子間之間隙，請參考(2.2.1-2.2.2)，安裝不正確時可能增加頓力或降低馬達推力。
2.動子選用之螺絲最大鎖固深度請參考附錄 B；最小鎖固深度為請參考附錄 C。

3.3移動動子座及動子

移動動子座于平臺上方以方便安裝其他定子。

3.4 安裝定子

使用螺絲 11將定子10 安裝于平臺上，滑動動子座確認無任何干涉現象。
注意：
1.定子選用之螺絲最大鎖固深度依客戶平臺的螺紋孔而定；最小鎖固深度請參考附錄 A。
2.鎖附動定子組合之螺絲扭力強度請參考附錄 D。

3.5 安裝快速接頭(LMF/LMFA適用)

水冷接頭為入水孔
水冷接頭為出水孔
注意：
1.使用扭力板手(最大扭力不得超過 100kgf-cm)將 1/8PT 牙徑之接頭鎖緊于水冷接頭上，接頭上需纏繞白色止水帶(thread seal tape)防止漏水，不正確的安裝可能導致水冷接頭損壞或破裂。
2.水冷迴路最大承受壓力 10 bar。

3.6 水冷接頭流量(LMF/LMFA 適用)
LMF/LMFA水冷式線性馬達水冷接頭之流量如下表所示，其水管之內徑分別為 0~2 系列為 4mm，3~6 系列為 6mm。

4. 水冷式線性馬達之水冷卻機選用
4.1 馬達冷卻管路安裝
當使用複數個以上的線性馬達時，馬達的冷卻管路必須以并聯的方式安裝，示意圖如圖四(左側馬達的進水口與右側馬達的進水口相接，出水口以此類推)。

4.2 水冷卻機的冷卻能力
水冷卻機在選定頻率之下，冷卻能力需大于馬達最大熱損失的總和。
范例如下，若是使用兩個線性馬達 LMFA31，對照型錄規格表的「最大熱損失」，其值為 324(W)，則兩個馬達最大熱損失總和為 2x324=648(W)，以哈伯的水冷卻機為例，型號 HWK-250PTS 在 50Hz 時的「冷卻能力」為980(W)，確實大于馬達最大熱損失的 648(W)。

4.3 水冷卻機的泵浦流量
水冷卻機在選定頻率之下，泵浦流量需大于馬達最小流量的總和，并且該泵浦流量對應的壓力應大于馬達內部冷卻迴路之壓降總和。若大型設備的冷卻迴路較長，則應同時考慮迴路管長阻力造成的壓降。
范例如下，若是使用兩個線性馬達 LMFA31，對照型錄規格表的「最小流量」，其值為 4.0(L/min)，則兩個馬達最小流量總和為 2x4.0=8.0(L/min)，以哈伯的水冷卻機為例，型號 HWK-250PTS 在 50Hz 時的「泵浦流量」為40(L/min)，確實大于馬達最小流量的 8.0(L/min)。泵浦流量對應壓力請洽詢水冷卻機廠商。