由于傳統(tǒng)氣缸效率低、調(diào)試、重新配置、服務(wù)和維護(hù)成本高，以及氣動系統(tǒng)的控制能力有限，電動線性驅(qū)動器正在越來越多的應(yīng)用中取代傳統(tǒng)的氣缸?？偝杀颈容^表明，電動線性驅(qū)動器以當(dāng)前的組件和電力價格計(jì)算，即使對于具有兩個終端位置的簡單點(diǎn)對點(diǎn)運(yùn)動，也可以在幾個月內(nèi)收回成本。使用電動線性系統(tǒng)也有助于減少碳排放。此外，它們在設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程和生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)方面也提供了更大的靈活性。
氣動：2/3 的運(yùn)營成本花在能源上
氣動驅(qū)動器的特點(diǎn)是采購成本低、對外部影響（例如，溫度變化和灰塵）的魯棒性以及對過載的高抵抗力。它們也易于操作，并且在垂直方向安裝時不需要保持電流。許多車間和工業(yè)環(huán)境中，壓縮空氣可用于運(yùn)輸和清潔等任務(wù)，幾乎每個工廠都有壓縮機(jī)系統(tǒng)。因此，氣動裝置的應(yīng)用范圍很廣。
然而，壓縮空氣是最昂貴的能源之一。因?yàn)閴嚎s機(jī)只能將輸入能量的一小部分轉(zhuǎn)化為有用的能量，大部分以熱損失的形式消散，最新技術(shù)可實(shí)現(xiàn)約30%的效率，幾乎是不可能再進(jìn)一步增加效率，因?yàn)閷?shí)際上已經(jīng)達(dá)到了物理極限。電機(jī)、壓縮機(jī)、啟動和運(yùn)行損失以及壓縮空氣處理的損失占總體能量損失的大部分，另外，分配系統(tǒng)泄漏也會造成一定比例的損失。實(shí)際上，最后只有大約 5% 的輸入能量可用作有用功率。優(yōu)化管道系統(tǒng)和執(zhí)行器的設(shè)計(jì)，及時跟蹤泄漏，使用熱回收系統(tǒng)可以提高效率。德國環(huán)境部將潛在的能源節(jié)約評定為 20% 到 40%，而其他專家則計(jì)算出更大的潛在節(jié)約率。
然而，即使所有這些潛在的節(jié)省都可以實(shí)現(xiàn)，壓縮空氣系統(tǒng)仍然非常低效。使用這些輸入能量，最大可實(shí)現(xiàn)的整體效率為 10%。這也可以從壓縮機(jī)的總成本計(jì)算（TCO，總擁有成本）中看出。雖然總成本的 10% 左右必須用于采購，另外 10% 左右用于系統(tǒng)維護(hù)，但在壓縮機(jī)的整個使用壽命期間，能源成本通常占總成本的 70% 至 80%。
因此，在能源價格上漲和環(huán)保意識增強(qiáng)（尤其是二氧化碳排放量）的時代，越來越多的公司正試圖消除工廠中的壓縮空氣，或者至少將其減少到絕對最低限度。
今天使用電動驅(qū)動系統(tǒng)替代氣動系統(tǒng)已成為趨勢。
對于許多應(yīng)用中的直線運(yùn)動，高效地管式直線電機(jī)是一個很好的選擇。LinMot 電機(jī)有多種結(jié)構(gòu)形式，功率范圍覆蓋廣。
電動驅(qū)動器確實(shí)比簡單的氣缸更昂貴，但對其使用壽命內(nèi)總成本的分析表明，尤其是 LinMot 的工業(yè)直線電機(jī)可以在幾個月甚至幾周內(nèi)收回成本，即使是在最簡單的兩個位置之間的點(diǎn)運(yùn)動。以下示例中，水平點(diǎn)對點(diǎn)行程為 400 毫米，運(yùn)動質(zhì)量為 15 千克，以每分鐘 30 次循環(huán)和 50% 占空比（= 2,000 毫秒循環(huán)時間）運(yùn)行，清楚地表明了這一點(diǎn)。
上述任務(wù)所需的 500 ms 定位時間是通過 10 m/s2 的加速度和 1 m/s 的運(yùn)行速度實(shí)現(xiàn)的。直線電機(jī)做有用功的加速時間為 100 毫秒。這意味著有效功率消耗僅發(fā)生在五分之一的定位時間內(nèi)。當(dāng)停止并以恒定速度行駛時，電機(jī)不會消耗超過克服摩擦所需的任何功率。制動期間產(chǎn)生的動能在電機(jī)中轉(zhuǎn)換為電能（通過發(fā)電機(jī)效應(yīng)）并存儲在伺服控制器的中間電容器中，供下一個循環(huán)使用。此應(yīng)用可以使用 LinMot 線性電機(jī)（P01-48x240F）與 LinMot 伺服控制器（E1100-XC/B1100-XC）一起實(shí)現(xiàn)。
假設(shè)每年運(yùn)行 8,000 小時（三班制運(yùn)行）和 0.12 歐元/千瓦時的電價（根據(jù) EUROSTAT），年度總能源成本為 96 歐元。而氣動解決方案會貴得多。
根據(jù)應(yīng)用示例的要求，以 1 m/s 的（最大）速度氣動運(yùn)輸 15 kg 的負(fù)載質(zhì)量，根據(jù)來自著名制造商的用于設(shè)計(jì)氣缸的適當(dāng)特性曲線，必須選擇使用 50 mm 的活塞直徑。
與直線電機(jī)相比，能量（壓縮空氣）必須在整個運(yùn)動過程中輸入。
剎車產(chǎn)生的動能也必須被減震器吸收，不能中間儲存以備下次運(yùn)動使用。根據(jù)其數(shù)據(jù)表，所選氣缸在雙沖程中每毫米行程消耗 0.02529 dm3 空氣，壓力為 6 bar。對于 400 mm 的沖程，這導(dǎo)致每個循環(huán)消耗 10.37 dm3。因此，在每分鐘 30 次循環(huán)時，氣缸每年需要總共 150,000 Nm3 的壓縮空氣才能連續(xù)運(yùn)行（8,000 小時/年）?？紤]到 25% 左右的壓降、減少和泄漏損失，壓縮機(jī)必須壓縮并向管道輸送總共約 190,000 Nm3 的空氣。一臺普通壓縮機(jī)（750 kW 電機(jī)，7,500 Nm3/h 空氣容量）可以使用 0.130 kWh 電能將 1 Nm3/h 壓縮到 6 bar，包括啟動和運(yùn)行損失以及壓縮空氣處理。因此，每年的總能源成本約為 3,000 歐元（0.12 歐元/kWh*0.130kWh/m3*190,000 m3），或相當(dāng)于電力成本的 30 倍以上。在更高的循環(huán)數(shù)下，對于氣缸來說，這個比率會更糟。
除了純能源成本外，總成本計(jì)算中還必須包括投資和維護(hù)成本。測試表明，它們總共占總運(yùn)營成本的 20% 左右。在本示例中，每年必須為此花費(fèi)大約 750 歐元，因此運(yùn)營成本總計(jì)為 3750。氣動解決方案的制造商將總成本（在能源效率措施之后）定為每標(biāo)準(zhǔn)立方米壓縮空氣 0.025 歐元。對于這個例子，氣缸所需的 150.000 Nm3 壓縮空氣將耗費(fèi)3750 歐元的年度總運(yùn)營成本。
相比之下，包括所有必需組件（電纜、逆變器等）的線性驅(qū)動器的成本確實(shí)高于氣動驅(qū)動器（包括閥門、管道等）。
然而，顯著降低的能源成本意味著電力驅(qū)動在不到半年的時間內(nèi)就可以收回成本。在那之后，節(jié)省成本是明確可見的！
我們示例中的能源成本僅在三周后就超過了氣缸的投資成本。
對該應(yīng)用示例中的投資和能源成本的分析表明，與使用氣缸相比，使用工業(yè)直線電機(jī)可在 12 個月和 24 個月的服務(wù)期間分別節(jié)省 2300 歐元和 5900 歐元。
改用電動線性驅(qū)動器可以大幅減少二氧化碳排放，這是另一個巨大的好處。在此例子中，氣缸額外需要 24000 kWh 的能量，每年要排放12000 kg CO2。
二氧化碳排放量也說明必須要用電動驅(qū)動代替氣缸！
除了較低的能源需求外，在設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程和監(jiān)控系統(tǒng)方面，電動系統(tǒng)也具有更大靈活性的優(yōu)勢。電動線性驅(qū)動器中的運(yùn)動軌跡更具動態(tài)性，并且具有更高的可重復(fù)性。運(yùn)動曲線可以自由編程，即使是復(fù)雜的運(yùn)動軌跡也可以毫無問題地快速執(zhí)行。即使在運(yùn)行期間，它們也可以適應(yīng)新的要求。此外，線性驅(qū)動器明顯更安靜、更耐用。它們對負(fù)載變化不敏感，可以平穩(wěn)啟動和停止。同時，在沒有額外傳感器的情況下也可監(jiān)控各種過程變量，給系統(tǒng)的遠(yuǎn)程診斷提供了便利。維護(hù)方面，電動系統(tǒng)需要更少的單個組件，維修和更換比用氣動的結(jié)構(gòu)更容易，安裝、維護(hù)和物流成本更低。
在需要兩個以上的位置、運(yùn)動要與主軸同步時，或者當(dāng)氣動缸使用壽命不再足夠時，設(shè)計(jì)師更傾向使用 LinMot 的線性直接驅(qū)動器。由于氣動裝置的高運(yùn)行成本，工業(yè)直線電機(jī)的使用在越來越大的程度上獲得了回報(bào)，即使對于簡單點(diǎn)對點(diǎn)運(yùn)動也是如此。當(dāng)運(yùn)動在循環(huán)操作中定期執(zhí)行，并且由于速度和負(fù)載條件需要較大的氣缸尺寸，在這種情況下，電動線性驅(qū)動器會在幾周內(nèi)收回成本。
