超高速加工和超精密加工成為未來機床業(yè)發(fā)展的兩個主題,傳統(tǒng)的機床進給驅動系統(tǒng)是“旋轉電機+滾珠絲杠”機構。這種驅動系統(tǒng)涉及的中間部件多,運動慣量大,而且滾珠絲杠本身俱有物理局限性,因此產生的線性速度、加速度及定位精度均有限,不能滿足超高速、高精密加工的需要。目前對高的要求數(shù)控機床均采用直線電機,它直接產生直線運動,結構簡潔,運動慣量小,系統(tǒng)剛度高,快速響應特性好,高速情況下能實現(xiàn)精密定位,產生推力大,尤其運動速度、加速度高于滾珠絲杠的若干倍,工作行程可以無限長,維護少、壽命長。根據(jù)以往的經驗分析了直線電機需要克服的常見問題。絕熱與散熱問題永磁直線電機運行時,由于銅損和鐵損,線圈會發(fā)熱,帶來幾個負面影響:對線圈絕緣層造成老損或破壞。直線電機適應性強,高加速度。襄陽直驅永磁直線電機圖片
直線電機模組是一種將電能直接轉換成直線運動機械能,而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉電機按徑向剖開,并展成平面而成.直線電機模組的結構是由定子和轉子兩大部分組成的。直線電機模組運行時靜止不動的部分稱為定子,相當于旋轉電機定子,叫做初級,定子由定子鐵芯、定子繞組和機座三部分組成。定子的主要作用是產生旋轉磁場。定子固定安裝在機殼上。直線電機模組定子的主要作用是產生磁場,由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。直線電機模組運行中來回進行往返運動的就是動子,動子由導軌系統(tǒng)支撐在兩磁軌中間,是用環(huán)氧材料把線圈壓縮在一起制成的。電機的動子包括線圈繞組,霍爾元件電路板,電熱調節(jié)器(溫度傳感器監(jiān)控溫度)和電子接口。動子是非鋼的,意味著無吸力且在磁軌和推力線圈之間無干擾力產生。非鋼線圈裝配具有慣量小,允許非常高的加速度。線圈一般是三相的,無刷換相。直線電機模組的動子和定子是可以互換的,動子做定子用,定子做動子用;不用的實際應用,針對的環(huán)境及要求都不同。邵陽常見直線電機廠家這個問題在幾十年前就被提出了.現(xiàn)在,它已經被制造成了直線電機。
圓柱形動磁體直線電機動子是圓柱形結構。沿固定著磁場的圓柱體運動。這種電機是初發(fā)現(xiàn)的商業(yè)應用但是不能使用于要求節(jié)省空間的平板式和U型槽式直線電機的場合。圓柱形動磁體直線電機的磁路與動磁執(zhí)行器相似。區(qū)別在于線圈可以復制以增加行程。典型的線圈繞組是三相組成的,使用霍爾裝置實現(xiàn)無刷換相。推力線圈是圓柱形的,沿磁棒上下運動。這種結構不適合對磁通泄漏敏感的應用。必須小心操作保證手指不卡在磁棒和有吸引力的側面之間。
在好用的和價格實惠的直線電機出現(xiàn)之前,全部直線運動才不得不從旋轉機器根據(jù)采用滾珠或滾柱絲杠或帶或滑輪轉換成而來。對許多使用,如碰到大負荷并且驅動軸是豎直面的。這類方式依然是**合適的。但是,直線電機比機械系統(tǒng)有許多與眾不同的優(yōu)點,如特別高速和特別慢速,高加速度,基本上零維護保養(yǎng)(無接觸零部件),高精密,無空回。進行直線運動只需電機不用齒輪,聯(lián)軸器或滑輪,對許多使用而言很具有意義的,把這些很多不必要的,降低特性和減短機器壽命的零部件去掉了。構造簡易。管型直線電機不用通過中間轉換成結構而可以直接產生直線運動,使構造**簡化,運動慣量降低,動態(tài)響應特性和精確定位進一步提高;另外也提高了可靠性,節(jié)省了成本費,使生產制造和維護保養(yǎng)更為簡單。它的***級能夠可以直接變成結構的一部分,這類與眾不同的結合可使這類優(yōu)點深化體現(xiàn)出來。合適高速直線運動。因為不會有離心力的約束條件,一般材料亦能夠做到較高的速度。并且假如初、次級間用氣墊或磁墊保留間隙,運動時無機器接觸,因此運動部分也就無磨擦和噪音。那樣,傳動零部件沒有磨損,可**的減少機器耗損,防止拖纜、鋼索、齒輪與皮帶輪等所引起的噪音,因此提升整體效率。直線電機驅動的電梯世界上臺使用直線電機驅動。
直線電機的控制和旋轉電機一樣。像無刷旋轉電機,動子和定子無機械連接(無刷),不像旋轉電機的方面,動子旋轉和定子位置保持固定,直線電機系統(tǒng)可以是磁軌動或推力線圈動(大部分定位系統(tǒng)應用是磁軌固定,推力線圈動)。用推力線圈運動的電機,推力線圈的重量和負載比很小。然而,需要高柔性線纜及其管理系統(tǒng)。用磁軌運動的電機,不僅要承受負載,還要承受磁軌質量,但無需線纜管理系統(tǒng)。相似的機電原理用在直線和旋轉電機上。相同的電磁力在旋轉電機上產生力矩在直線電機產生直線推力作用。因此,直線電機使用和旋轉電機相同的控制和可編程配置。直線電機的形狀可以是平板式和U型槽式,和管式.哪種構造適合要看實際應用的規(guī)格要求和工作環(huán)境。直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動機械能,而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置。南通自制直線電機選型
完成直線運動只需電機無需齒輪,聯(lián)軸器或滑輪,對很多應用來說很有意義的。襄陽直驅永磁直線電機圖片
按規(guī)定的測量程序運動直線電機進行測量。數(shù)據(jù)處理及結果輸出——在試驗中,由于直線電機采用的位置傳感器為光柵尺,其分辨率為1μm,較高采樣速度為1m/s。為了讀數(shù)精確與穩(wěn)定,激光干涉儀的精度設置為(高可達1nm),測試現(xiàn)場如圖3所示。測試現(xiàn)場環(huán)境條件如下:大氣壓力:室溫:?C;相對濕度?;直線電機溫度:?C。為了客觀反映直線電機進給的定位精度,在不同速率、加(減)速度、位置條件下,進行相應的定位精度測試與分析。在200mm行程范圍內、不同速度及加速度的工況下,對進給單元的定位精度進行檢測,進給步長為10mm,檢測結果如圖2所示。3直線電機定位誤差模型建立和軟件補償從圖2中可以發(fā)現(xiàn):(1)定位精度隨位移的增加而增加,在不同的位置段,積累誤差的增長速率不同;(2)在不同的情況下,定位精度具有很好的一致性,說明速度、加速度的變化對定位精度的影響不大。針對定位精度的分布情況(圖2),為了研究各種擬合方法的效果,利用小二乘法對圖1定位精度的平均值采用線性、分段線性及三次樣條擬合的方法來減小定位精度誤差。相對于線性及分段線性擬合,三次樣條擬合既保留了分段低次插值的各種優(yōu)點,又提高了插值函數(shù)的光滑性。襄陽直驅永磁直線電機圖片
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