步進(jìn)電機(jī)可以通過多種機(jī)械方式從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，包括齒條和小齒輪傳動(dòng)、皮帶和滑輪傳動(dòng)以及其他機(jī)械耦合機(jī)構(gòu)。所有這些設(shè)計(jì)都需要各種各樣的機(jī)械部件。完成這種轉(zhuǎn)換最有效的方法是在電機(jī)本身。

基本步進(jìn)電機(jī)由磁轉(zhuǎn)子磁芯旋轉(zhuǎn)，磁轉(zhuǎn)子磁芯與定子產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場(chǎng)相互作用。直線絲桿電機(jī)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，這種轉(zhuǎn)化的精度取決于轉(zhuǎn)子的步進(jìn)角和選擇的方法。線性步進(jìn)電機(jī)，或直線絲桿電機(jī)，該技術(shù)出現(xiàn)在1968年專利號(hào)為3,402,308，并頒發(fā)給威廉·亨施克。從那時(shí)起，直線絲桿電機(jī)在許多要求很高的領(lǐng)域得到了應(yīng)用。它包括許多要求高的領(lǐng)域，包括制造應(yīng)用，精密對(duì)準(zhǔn)和精密流體測(cè)量。

螺紋直線絲杠電機(jī)的精度取決于它的螺距。所述直線絲桿電機(jī)的轉(zhuǎn)子圓心裝有螺母，所述螺母與螺桿嚙合。為了使螺桿軸向運(yùn)動(dòng)，必須采用某種方法防止螺桿與轉(zhuǎn)子總成一起旋轉(zhuǎn)。由于螺桿旋轉(zhuǎn)的限制，螺桿在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。無論是使用電機(jī)內(nèi)部的固定螺紋軸組件，還是外部螺紋軸上的非旋轉(zhuǎn)但軸向自由移動(dòng)的螺母，都是實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)約束的典型方法。

為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，在電機(jī)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)線性變換是有意義的。這種方法大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，使得在許多應(yīng)用中可以使用直線絲桿電機(jī)進(jìn)行精確的直線運(yùn)動(dòng)，而不需要外部機(jī)械連接。

最初的直線絲桿電機(jī)采用滾珠螺母和螺釘?shù)慕M合。滾珠絲杠電機(jī)的效率可達(dá)90%以上，梯形螺紋的效率僅為20% - 70%，具體取決于螺紋條件。

滾珠絲杠電機(jī)是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)的一種有效方法，但滾珠絲杠螺母標(biāo)定困難、體積大、價(jià)格昂貴。因此，在大多數(shù)應(yīng)用中，滾珠絲杠電機(jī)并不是一個(gè)實(shí)用的解決方案。

大多數(shù)設(shè)備設(shè)計(jì)人員都熟悉基于直線絲桿電機(jī)的混合式步進(jìn)電機(jī)。該產(chǎn)品歷史悠久，和其他設(shè)備一樣，它有自己的優(yōu)勢(shì)和局限性。該設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、緊湊、無刷(因而無火花)、驚人的機(jī)械優(yōu)勢(shì)、實(shí)用的設(shè)計(jì)和可靠性都是其固有的優(yōu)勢(shì)，但在某些情況下，這種直線絲桿電機(jī)不能使用，有些設(shè)備沒有日常維護(hù)就不能保證耐用。

然而，有幾種方法可以克服這些障礙，使直線絲桿電機(jī)具有很高的耐久性和無需維護(hù)，由于步進(jìn)電機(jī)的無刷設(shè)計(jì)，能產(chǎn)生磨損的部件轉(zhuǎn)子軸承和絲杠/螺母。由此產(chǎn)生的螺紋接頭。多年來滾珠軸承的改進(jìn)提供了適合直線運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)壽命類型。近年來，絲杠與螺母組合的使用壽命和耐用性得到了提高。

改善耐久性

首先你必須看看電機(jī)的基本設(shè)計(jì)。研究的一個(gè)很好的例子是尺寸17的電機(jī)，它在混合式步進(jìn)電機(jī)家族中尺寸較小。傳統(tǒng)上，直線絲桿電機(jī)使用由軸承級(jí)金屬材料(如青銅)加工而成的空心軸，該材料有一個(gè)內(nèi)螺紋，然后連接到螺紋導(dǎo)軌。空心軸沿轉(zhuǎn)子軸安裝。導(dǎo)向材料一般為不銹鋼，具有一定的耐腐蝕性。在大多數(shù)零件中使用的螺紋類型是機(jī)械加工的(例如#10-32)，它有一個(gè)或多個(gè)磁頭，這取決于電機(jī)所需的分辨率和速度。