直線電機(jī)和伺服電機(jī)

采用直線伺服電機(jī)的高速加工中心，已成為國際上各大機(jī)床制造商競相研究和開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品，并已在汽車工業(yè)和航空工業(yè)中取得初步應(yīng)用和成效，作為高速加工中心的新一代直接驅(qū)動伺服執(zhí)行元件，直線伺服電機(jī)技術(shù)在國內(nèi)外也已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用階段。但是，國內(nèi)在這方面的研究仍處于起步階段，差距還很大。直線電機(jī)按工作原理可分為：直流、異步、同步和步進(jìn)等;直線電機(jī)按結(jié)構(gòu)形式可分為;單邊扁平型、雙邊扁平型、圓盤型、圓筒型(或稱為管型)等。常用的直線電機(jī)類型是平板式直線電機(jī)、U型槽式直線電機(jī)和圓柱型直線電機(jī)。無芯U型線圈部沒有鐵芯，所以磁石和線圈沒有吸引力。磁鐵間引力小，推力小。直線電機(jī)和伺服電機(jī)

對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電動機(jī)定子的一邊嵌有三相繞組，稱為初級（定子）；對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電動機(jī)轉(zhuǎn)子的一邊稱為次級（動子或滑子）。直線電機(jī)的運動方式可以是固定初級，讓次級運動，此稱為動次級；相反，也可以固定次級而讓初級運動，則稱為動初級。顯然初級與次級長度相同是不能正常運行的，實際扁平型直線感應(yīng)電動機(jī)初級長度和滑子長度并不相等，扁平型直線感應(yīng)電機(jī)的—次側(cè)鐵芯由硅鋼片疊成，與二次側(cè)相對的一面開有槽，槽中放置繞組。繞組可以是單相、兩相、三相或多相的。二次側(cè)有兩種結(jié)構(gòu)類型：一種是柵型結(jié)構(gòu)，鐵芯上開槽，槽中放置導(dǎo)條；并用端部導(dǎo)條連接所有槽中導(dǎo)條;另一種是實心結(jié)構(gòu)，采用整塊均勻的金屬材料，可分為非磁性二次側(cè)和鋼二次側(cè)。非磁性二次側(cè)的導(dǎo)電性能好，一般為銅或鋁。直線電機(jī)和伺服電機(jī)鐵芯直線電機(jī)采用特殊的電磁設(shè)計，將線圈纏繞在硅鋼板(鐵疊片)上，通過單面磁路比較大限度提高動力。

分類：直線電機(jī)大體上分直線直流電機(jī)、直線步進(jìn)電機(jī)、直線磁阻電機(jī)、直線感應(yīng)電機(jī)、和直線同步電機(jī)五種，但各種直線電機(jī)的發(fā)展并不均衡，直線伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動電機(jī)以永磁直線電機(jī)和直線感應(yīng)電機(jī)為主。永磁直線電機(jī)和直線感應(yīng)電機(jī)各有其優(yōu)缺點。永磁直線電機(jī)的優(yōu)勢在于：每單位尺寸更大的出力；發(fā)熱少，冷卻要求低，長次級不需冷卻。存在的問題在于：永磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場使其安裝和操作較困難；永磁磁場吸引鐵屑，實際加工時排屑困難，電機(jī)必須加密封以防止鐵屑阻塞氣隙或進(jìn)入運動副中；需通過位置傳感器對電機(jī)進(jìn)行電流換向控制；永磁鐵有可能退磁。直線感應(yīng)電機(jī)的優(yōu)勢在于：其次級結(jié)構(gòu)簡單，安裝、維修和除屑容易。因為不使用昂貴的永磁體，在長行程（如傳送裝置）的應(yīng)用場合有降低成本的可能性。缺點在于采用電激磁，因此效率低，發(fā)熱大，次級也需要冷卻；氣隙公差嚴(yán)格，通常只有0.1mm，工藝性差，加工成本高；需要復(fù)雜的矢量變換技術(shù)，控制算法遠(yuǎn)比直線永磁電機(jī)的控制算法復(fù)雜。

直線電機(jī)的控制方式：直線電機(jī)的控制和旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣。像無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī)，動子和定子無機(jī)械連接（無刷），不像旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方面，動子旋轉(zhuǎn)和定子位置保持固定，直線電機(jī)系統(tǒng)可以是磁軌動或推力線圈動（大部分定位系統(tǒng)應(yīng)用是磁軌固定，推力線圈動）。用推力線圈運動的電機(jī)，推力線圈的重量和負(fù)載比很小。然而，需要高柔性線纜及其管理系統(tǒng)。用磁軌運動的電機(jī)，不僅要承受負(fù)載，還要承受磁軌質(zhì)量，但無需線纜管理系統(tǒng)。直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機(jī)械能而不需通過中問任何轉(zhuǎn)換裝置的新穎電機(jī)，它具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、磨損少、噪聲低、組合性強(qiáng)、維護(hù)方便等優(yōu)點。旋轉(zhuǎn)電機(jī)所具有的品種，直線電機(jī)幾乎都有相對應(yīng)的品種，其應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，并在一些它所能獨特發(fā)揮作用的地方取得了令人滿意的效果無鐵芯直線電機(jī)沒有鐵芯或插槽，因此其齒槽效應(yīng)為零，重量輕。

目前，模具加工用的高速加工中心多數(shù)還是采用伺服電機(jī)和滾珠絲杠來驅(qū)動直線坐標(biāo)軸，但部分加工中心已采用直線電機(jī)，由于這種直線驅(qū)動免去了將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的傳動元件，從而可***提高軸的動態(tài)性能、移動速度和加工精度。采用直線電機(jī)驅(qū)動的機(jī)床可***提高生產(chǎn)率。例如在加工電火花加工用的電極時，加工時間要比采用傳統(tǒng)高速銑床減少50%。直線電機(jī)可以***提高高速機(jī)床的動態(tài)性能。由于模具大多數(shù)是三維曲面，刀具在加工曲面時，刀具軸要不斷進(jìn)行制動和加速。只有通過較高的軸加速度才能在很高的軌跡速度情況下，在較短的軌跡路徑上確保以恒定的每齒進(jìn)給量**給定的輪廓。如果曲面輪廓的曲率半徑愈小，進(jìn)給速度愈高，那么要求的軸加速度愈高。因此，機(jī)床的軸加速度在很大程度上影響到模具的加工精度和刀具的耐用度。外部驅(qū)動直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)與選型。直線電機(jī)和伺服電機(jī)

隨著直線電機(jī)制造工藝的不斷革新，生產(chǎn)的規(guī)?；约坝来挪牧?、電子產(chǎn)品價格的下降。直線電機(jī)和伺服電機(jī)

三：直線電機(jī)的缺點是什么：（1）存在不可避免的"端部效應(yīng)（EdgeEffect）"，即直線電機(jī)的端部磁場的畸變影響了行波磁場的完整性，使得電動機(jī)的損耗增加，推力減小，而且存在較大的推力波動；（2）控制難度大，直線電動機(jī)在運行的過程中負(fù)載的變化，系統(tǒng)參數(shù)的變動和各種干擾，包括端部效應(yīng)，都直接作用在電機(jī)本身，沒有緩沖環(huán)節(jié)，如果系統(tǒng)的魯棒性不強(qiáng)，會造成系統(tǒng)的失穩(wěn)和性能的下降；（3）其它缺點如需要隔磁，安裝困難，成本高等。直線電機(jī)和伺服電機(jī)

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