在輕量化結(jié)構(gòu)和汽車行業(yè)中，功能集成是最新的主題，未來幾年將出現(xiàn)大量與此相關(guān)的應(yīng)用和創(chuàng)意。位于Aalen的滾動軸承制造商Franke也不甘示弱，他們將滾絲軸承與直接驅(qū)動模塊結(jié)合起來，將驅(qū)動電動機直接集成到軸承中，可以省去傳動和驅(qū)動小齒輪上復雜的潤滑回路，因此移動質(zhì)量顯著提高，由摩擦和間隙等因素導致的功率損失也被最小化。Franke公司旗下LD驅(qū)動器使用的直驅(qū)式軸承組件也擁有這些優(yōu)點，它們以高能效著稱。
通過LD驅(qū)動，客戶獲得了由輕型軸承，力矩電動機和控制系統(tǒng)組成的全套匹配組件
Franke滾絲軸承的工作原理提供了自由選擇外殼材料的可能性，如果使用鋁、塑料或碳等輕質(zhì)材料，重量會明顯減輕，這樣可以使電動機質(zhì)量更小，從而節(jié)省高達30%的能源。
將驅(qū)動電動機直接集成到軸承中的優(yōu)點如下：
● 集成系統(tǒng)
● 無磨損驅(qū)動
● 高扭矩
● 高動態(tài)，高效率
● 個性化設(shè)計
● 結(jié)構(gòu)緊湊
● 電動機、測量系統(tǒng)和控制器可自由選擇
● 可根據(jù)要求進行水冷(額定扭矩翻倍)
圖1 Franke輕型軸承采用直驅(qū)式LD驅(qū)動，直徑從100~2000 mm不等
集成驅(qū)動軸承可精確定位
集成驅(qū)動軸承特別適用于要求性能高和占地面積小的應(yīng)用或領(lǐng)域，例如在醫(yī)療技術(shù)、車輛制造、自動化、揀選應(yīng)用或?qū)Ш筋I(lǐng)域。將整個驅(qū)動器集成到軸承殼體中可以省去傳統(tǒng)驅(qū)動中用于動力傳遞的高性能部件，例如齒形帶、軸或鏈，這也便于更準確的定位。
Franke公司滾絲軸承的軋制過程不直接在軸體和封閉結(jié)構(gòu)之間完成，而是在集成的軸承套圈上無摩擦進行，其結(jié)構(gòu)緊湊并可承受高負載，同時，四點角接觸式的幾何形狀確保了最大的設(shè)計自由度，因此客戶可以根據(jù)需求獲得相應(yīng)材料制成的各種尺寸的部件。
定子和轉(zhuǎn)子
驅(qū)動器本身直接集成在軸承箱中，靜止的軸承部件是定子，扭矩電動機的轉(zhuǎn)子負責運動。定子和轉(zhuǎn)子之間的距離(氣隙)決定了扭矩的大小。Franke預應(yīng)力旋轉(zhuǎn)接頭保證了距離的恒定，測量系統(tǒng)可確定電動機的位置，接口可用于增量系統(tǒng)和絕對系統(tǒng)，啟動旋轉(zhuǎn)運動不需要其他部件或耐磨部件，提高了系統(tǒng)效率并延長了其使用壽命。
圖2 分段電動機的磁力抵消了重力并減輕了軸承負荷
今天滾絲軸承已成為全球知名計算機斷層掃描儀制造商的首選，因為它能滿足對現(xiàn)代高效醫(yī)療組件的所有要求：安靜、輕便和高動力。通過LD驅(qū)動，客戶可以從同一來源獲得所有組件，包括相互配套的輕型軸承、電動機和控制裝置。
計算機斷層掃描儀(CT)的主軸承負責提供準確的記錄，即使是在高轉(zhuǎn)速的情況下，該軸承也必須安靜平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)，必須保證同軸度和偏心率的精確度，F(xiàn)ranke用于計算機斷層掃描儀的特殊軸承達到了300?r/min的速度，噪音低于60?dB(A)，由于其極高的精度和平滑性，使得X射線單元能夠組成出色的圖像材料。
圖3 如今直驅(qū)式滾動軸承已被用于計算機斷層掃描儀
Franke的測試臺已經(jīng)開始測試新一代的CT軸承，如今這些配備了分段驅(qū)動裝置的軸承在滿負載、噪音為70?dB(A)的情況下轉(zhuǎn)速可達400?r/min，通過磁力釋放軸承的技術(shù)，其使用壽命幾乎可以達到無限。
在機械工程應(yīng)用方面的巨大潛力
除醫(yī)療技術(shù)外，集成驅(qū)動的輕型軸承在機械工程中的應(yīng)用也有巨大的潛力，例如旋轉(zhuǎn)分度臺或換刀器，移動質(zhì)量小確保發(fā)動機可以設(shè)計得更小，同時動力和速度達到更高，在旋轉(zhuǎn)分度臺中，這種方式實現(xiàn)了很高的時鐘速率。
集成直接驅(qū)動的滾動軸承的直徑為100～1800mm，默認工作溫度最高可達80℃，針對更高的溫度，軸承組件必須相應(yīng)重新設(shè)計，這由Franke公司的開發(fā)人員和設(shè)計師完成。
啟動該項目是為了與客戶一起滿足其特殊要求，并且優(yōu)化自己的產(chǎn)品計劃，Aalen生產(chǎn)廠的實驗室擁有大量設(shè)備，可以完成各種測試和分析。
