Von Franz Oebels

Von den Eigenschaften magnetischer Direktantriebe lässt sich in zahlreichen Anwendungsgebieten profitieren – von der Halbleiterfertigung, Biotechnologie und Medizintechnik über Kippspiegel-, Dosier-, Prüf- und Fokussieranwendungen bis hin zu Photonik oder Weltraumtechnik. Aufgrund ihrer großen Stellwege, hohen Geschwindigkeiten und langen Lebensdauer eignen sie sich für industrielle Anwendungen, die sieben Tage die Woche einen Rund-um-die- Uhr-Betrieb verlangen.

Voice-Coil-Aktoren und magnetische Linearantriebe

Prinzipiell lassen sich für magnetische Direktantriebe unterschiedliche Antriebstechnologien nutzen. Voice-Coil-Aktoren und magnetische Linearantriebe beispielsweise machen sich die Tatsache zunutze, dass die Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter in einem Magnetfeld proportional zur Magnetfeldstärke und zum Strom ist. Die elektrische Energie wird in mechanische Energie umgewandelt und erzeugt eine Kraft, die je nach Stromrichtung bidirektional wirken kann. Voice-Coil-Antriebe werden durch hohe Dynamik, aber relativ geringe Haltekräfte und Stellwege charakterisiert. Sie kommen als reibungsfreie Linearantriebe besonders bei Scananwendungen mit Stellwegen bis zu einigen zehn Millimetern zum Einsatz.

Eisenlose Linearmotoren entsprechen im Prinzip einer Aneinanderreihung mehrerer Voice-Coil-Aktoren; einzelne Spulen lassen sich nach positionsabhängigem, festgelegtem Muster ansteuern (Kommutierung). Dabei ist entweder die Bewegung der Spulen- oder der Magnetbaugruppe möglich, es können damit praktisch unbegrenzte Hübe erreicht werden. Solche Motoren werden sowohl für sehr hohe als auch für sehr geringe Vorschubgeschwindigkeiten eingesetzt und arbeiten präzise in einem Bereich von unter 0,1 μm/s bis zu über 5 m/s. In Kombination mit Luft- oder Magnetlagern ist eine Positionsauflösung bis zu wenigen Nanometern erreichbar.

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