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直线电机在芯片倒封装设备中的应用

【摘要】: :直线电机作为一种新型的驱动技术,在高端自动化领域占据着无比重要的作用。经常简单描述为旋转电机被展平,而工作原理相同。动子(forcer,rotor) 是用环氧材料把线圈压缩在一起制成的.而且,磁轨是把磁铁(通常是高能量的稀土磁铁)固定在钢片上。

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与传统驱动系统相比,直接驱动系统由于取消了中间传动部件而具有更高的精度和更好的动态性能。因为采用直接驱动技术可以达到传统驱动技术无法达到的生产效率。本文对我公司为电子部某所生产的半导体芯片倒封装系统上的应用进行概述。

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一、技术要求

电机需带动负载在 X 轴方向往复运动,负载重量为 3.3kg,总的有效行程应大于等于 180mm。运动过程如下:正向运动过程分三个阶段,第一个阶段,负载在 80ms的时间内走完 90mm,第二个阶段负载保持静止 280ms,第三个阶段负载再用 80ms的时间内走完剩下的 90mm。正向的运动过程结束。此过程结束以后,负载静止200ms,开始反向移动。反向移动的过程一次走完 180mm 的行程,时间为 120ms,回到原点。在原点静止 100ms,开始下一个周期的过程,重复进行

二、计算过程

总行程 s=180mm

第一阶段加速距离 s 0 =45mm 加速时间 t 0 =40ms

运动时间 t 1 =340ms 摩擦力 f=1.65N

总周期 t 2 =940ms 重量 m=3.3kg

在所有的运动过程中,加速度在正方向的运动过程中达到最大。

2

0 1 2

1

0

t a s  ,其中 a 1 为加速度,得出 a 1 =56m/s

2

最大速度 Vmax=a 1 ·t 0 =2.24m/s

Fmax=ma 1 +f=187N

Feff=ma 1 ·

2

1

t

t

+f=113N

三、选型方案:

可选用 IDAM 的无齿槽电机 ULIM 系列

动子选择 ULIM5-3P-216-PRIM

定子选择 ULIM5-3P-360-SEK

ULIM5-3P-72-SEK

四、选型验证

此电机为 IDAM 系列的无齿槽直线电机,具有高性能高动态等特点,电机无齿槽

结构设计,无纹波力。

电机的连续推力为 159N,峰值推力为 460N

最大速度 v=6.1m/s

根据计算,所有的运动过程中的最大加速度和最大速度都是在第一阶段中达到最大。因此选型得出的电机推力和最大速度都满足选型要求。

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五、方案总结

随着半导体行业的蓬勃发展,越来越需要更高效率更稳定的结构形式来满足。直线电机的出现首先解决了老式的伺服电机+丝杠的结构形式中的速度以及精度问题。而更高的动态响应特征以及更具效能的电机设计都将对直线电机的要求越来越高。IDAM 直线电机以其丰富的经验,极致的做工,生产出了多种类型拥有卓越性能的直线电机。线圈结构均在真空下用环氧树脂封装,电路和磁路的设计也都体现了 IDAM 在这个领域中领先的地位。