引言：直線電機是各類超高速、精密機床的理想傳動方式。本文從直線電機的驅(qū)動技術(shù)介紹它的工作原理，介紹了直線電機在各類加工設(shè)備上的應(yīng)用情況與研究動態(tài)。

直線電機是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉(zhuǎn)電機按徑向剖開，并展成平面而成。直線電機也稱線性電機，線性馬達，直線馬達，推桿馬達，多用于工業(yè)機器人、桁架機器人等。最常用的直線電機類型是平板式和U型槽式，和管式。線圈的典型組成是三相，由霍爾元件實現(xiàn)無刷換相。

直線電機驅(qū)動技術(shù)是近10年發(fā)展起來的一種新型進給傳動方式，在各類高速、精密加工設(shè)備上具有廣泛的應(yīng)用前景。直線電機在機床進給伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用，近幾年來已在世界機床行業(yè)得到重視，并在西歐工業(yè)發(fā)達地區(qū)掀起直線電機熱。下面，我們就來介紹直線電機的驅(qū)動技術(shù)。

直線電機驅(qū)動技術(shù)

在機床進給系統(tǒng)中，采用直線電機直接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電機傳動的最大區(qū)別是取消了從電機到工作臺(拖板)之間的一切機械中間傳動環(huán)節(jié)，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零。這種傳動方式被稱為零傳動。正由于這種零傳動方式，帶來了原旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動方式無法達到的性能指標(biāo)和一定優(yōu)點。

1、高速響應(yīng)

由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時間常數(shù)較大的如絲杠等機械傳動件，使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能大大提高，反應(yīng)異常靈敏快捷。

2、精度

直線驅(qū)動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機械機構(gòu)引起的傳動誤差減少了插補時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。

3、動剛度高

由于直接驅(qū)動，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象，同時提高了其傳動剛度。

4、速度快、加減速過程短

由于直線電機最早主要用于磁懸浮列車(時速可達500Km/h)，所以用在機床進給驅(qū)動中，要滿足其超高速切削的最大進個速度(要求達60～100M/min或更高)當(dāng)然是沒有問題的。也由于上述零傳動的高速響應(yīng)性，使其加減速過程大大縮短。以實現(xiàn)起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準(zhǔn)停?？色@得較高的加速度，一般可達(2～10)g(g=9.8m/s2)，而滾珠絲杠傳動的最大加速度只有(0.1～0.5)。

5、行程長度不受限制

在導(dǎo)軌上通過串聯(lián)直線電機，就可以無限延長其行程長度。

6、動安靜、噪音低

由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導(dǎo)軌又可采用滾動導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌(無機械接觸)，其運動時噪音將大大降低。

7、效率高

由于無中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦?xí)r的能量損耗。科爾摩根PLATINNMDDL系列直線電機和SERVOSTARCD系列數(shù)字伺服放大器構(gòu)成一種典型的直線永磁伺服系統(tǒng)，它能提供很高的動態(tài)響應(yīng)速度和加速度、極高的剛度、高的定位精度和平滑的無差運動。

直線電機工作原理

直線電機的工作原理與旋轉(zhuǎn)電機相似，它也有直流、交流、步進、永磁、電磁、同步和異步等多種類型。從其結(jié)構(gòu)來講，它又有動圈式、動鐵式、平板型和圓筒型等形式。

直線電機是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉(zhuǎn)電機按徑向剖開，并展成平面而成。由定子演變而來的一側(cè)稱為初級，由轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)稱為次級。在實際應(yīng)用時，將初級和次級制造成不同的長度，以保證在所需行程范圍內(nèi)初級與次級之間的耦合保持不變。直線電機可以是短初級長次級，也可以是長初級短次級。考慮到制造成本、運行費用，目前一般均采用短初級長次級。

以直線感應(yīng)電機為例：當(dāng)初級繞組通入交流電源時，便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場，次級在行波磁場切割下，將感應(yīng)出電動勢并產(chǎn)生電流，該電流與氣隙中的磁場相作用就產(chǎn)生電磁推力。如果初級固定，則次級在推力作用下做直線運動;反之，則初級做直線運動。一個直線電機應(yīng)用系統(tǒng)不僅要有性能良好的直線電機，還必須具有能在安全可靠的條件下實現(xiàn)技術(shù)與經(jīng)濟要求的控制系統(tǒng)。

文中通過對直線電機驅(qū)動技術(shù)的介紹，我們了解了直線電機的一些優(yōu)點，同時也知道了直線電機的驅(qū)動技術(shù)和工作原理。隨著新型磁性材料和電機專用冷卻方法的出現(xiàn)，隨著機床高速化、精密化的進一步發(fā)展，直線電機在機床上的應(yīng)用必定會越來越廣泛。更多直線電機的知識和應(yīng)用，請關(guān)注我們吧。