軸棒式直線電機

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(qū)動系統(tǒng)是“旋轉(zhuǎn)電機+滾珠絲杠”機構(gòu)。這種驅(qū)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(chǎn)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(chǎn)生直線運動，結(jié)構(gòu)簡潔，運動慣量小，系統(tǒng)剛度高，快速響應(yīng)特性好，高速情況下能實現(xiàn)精密定位，產(chǎn)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(jīng)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。對直線電機控制技術(shù)的研究基本上可以分為三個方面。軸棒式直線電機

在工業(yè)與自動化中的應(yīng)用由于直線電機有其自身獨特的優(yōu)點，因此在機械設(shè)備和機床中的機電一體化方面得到廣泛應(yīng)用，如直線電機驅(qū)動的沖床，電磁錘、螺旋壓力機、電磁打箔機、壓鑄機和型材軋制牽引機等。在機械加工機床中用于往復(fù)運動的動力源—直線電磁驅(qū)動裝置在車銑、刨、磨、插、鋸、拉等機床中得到應(yīng)用，替代傳統(tǒng)機械傳動裝置。在激光機械、半導(dǎo)體制造設(shè)備上也應(yīng)用了直線電機驅(qū)動的X-Y工作臺。以及用于組合機床自動化生產(chǎn)機床間直線電機驅(qū)動傳送線，用于浮法玻璃生產(chǎn)線上的熔融金屬攪拌器。用于電網(wǎng)中的直線電機驅(qū)動真空斷路器，用于選礦的直線電機鐵磁分離器。用于冶金工業(yè)中的電磁泵、液態(tài)金屬攪拌器。用于紡織工業(yè)中的直線電機驅(qū)動的電梭子、割麻裝置以及各種自動化儀表和電動執(zhí)行機構(gòu)。直線電機啟動器直線電機驅(qū)動技術(shù)至今已越來越成熟。

直線電機明確顯示動子的內(nèi)部繞組.磁鉄和磁軌.動子是用環(huán)氧材料把線圈壓成的。而且,磁軌是把磁鐵固定在鋼上。直線電機經(jīng)常簡單描述為旋轉(zhuǎn)電機被展平，而工作原理相同。動子是用環(huán)氧材料把線圈壓縮在一起制成的；磁軌是把磁鐵（通常是高能量的稀土磁鐵）固定在鋼上。電機的動子包括線圈繞組，霍爾元件電路板，電熱調(diào)節(jié)器（溫度傳感器監(jiān)控溫度）和電子接口。在旋轉(zhuǎn)電機中，動子和定子需要旋轉(zhuǎn)軸承支撐動子以保證相對運動部分的氣隙。同樣的，直線電機需要直線導(dǎo)軌來保持動子在磁軌產(chǎn)生的磁場中的位置。和旋轉(zhuǎn)伺服電機的編碼器安裝在軸上反饋位置一樣，直線電機需要反饋直線位置的反饋裝置--直線編碼器，它可以直接測量負載的位置從而提高負載的位置精度。

直線電機在做高速直線運動的時候，速度是否有限制？一般情況下，速度的受供電電壓、導(dǎo)軌、反饋元件、分辨率和采樣率以及電機參數(shù)的限制。在速度方面，對于直接驅(qū)動的結(jié)構(gòu)特點直線電機具有相當大的優(yōu)勢。直線電機限速與這幾個因素有關(guān)。首先是電源電壓，一般采用直線電機作為電機，反電勢會抵消母線電壓，從而限制速度。提高電壓可以提高電機的極限轉(zhuǎn)速。其次就是鐵芯材料，同步速度等于兩倍極距與頻率的乘積，當極距一定時，高速意味著電流勵磁頻率更高，而高頻帶來更多的損耗，增加熱量，而一般采用硅鋼片在設(shè)計上限制在一定的頻率范圍內(nèi)使用。，系統(tǒng)其它部件，在高速應(yīng)用系統(tǒng)中，應(yīng)充分考慮各部件的特點。因此，直線電機對于不同的應(yīng)用場合進行不同的設(shè)計，主要由以下幾個因素（有一定電壓時）。1、合理的極距設(shè)計，以滿足一定頻率以下的比較高轉(zhuǎn)速要求，限制鐵損加熱。2、合理的繞組設(shè)計，根據(jù)轉(zhuǎn)速要求設(shè)計電機的力常數(shù)、電阻、電感，以滿足電源電壓在比較高的轉(zhuǎn)速下的需求。3、加強冷卻，直線電機的轉(zhuǎn)速可在提高加熱后進一步提高。因此，在理論上，如果沒有空間、電壓等性能參數(shù)的限制，電機本體的設(shè)計就不是對轉(zhuǎn)速要求的難點。但在實際應(yīng)用中，要求比較復(fù)雜。和旋轉(zhuǎn)伺服電機的編碼器安裝在軸上反饋位置一樣，直線電機需要反饋直線位置的反饋裝置--直線編碼器。

正如旋轉(zhuǎn)伺服電動機的編碼器安裝在軸上的反饋位置，直線電機需要反饋直線位置的反饋裝置——直線編碼器，它能直接測量負載位置，從而提高負載定位精度。定子演化的一面稱為初級面，轉(zhuǎn)子演化的一面稱為次級面。當應(yīng)用時，初級和次級被加工成不同的長度，以確保初級和次級在所需的行程范圍內(nèi)保持耦合。直線型電動機可分為短初級長次級和長初級短次級。從制造成本、運營成本看，目前普遍采用短端長端策略。線性電機的工作原理類似于旋轉(zhuǎn)電機。就拿直線異步電動機來說，初級繞組通入交流電源，便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場，次級在行波磁場下切割，將感應(yīng)出電動勢，并產(chǎn)生電流，此電流通過氣隙中的磁場相作用產(chǎn)生電磁推力。若初定，則二次推力作直線運動；若相反，則初定作直線運動。直線電機無需任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)。磁懸浮直線電機

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(yīng)用來說很有意義的。軸棒式直線電機

高速磁懸浮列車磁懸浮列車是直線電機實際應(yīng)用的典型的例子，美、英、日、法、德、加拿大等國都在研制直線懸浮列車，其中日本進展快。直線電機驅(qū)動的電梯世界上臺使用直線電機驅(qū)動的電梯是1990年4月安裝于日本東京都豐島區(qū)萬世大樓，該電梯載重600kg,速度為105m/min,提升高度為22.9m。由于直線電機驅(qū)動的電梯沒有曳引機組，因而建筑物頂?shù)臋C房可省略。如果建筑物的高度增至1000米左右，就必須使用無鋼絲繩電梯，這種電梯采用高溫超導(dǎo)技術(shù)的直線電機驅(qū)動，線圈裝在井道中，轎廂外裝有高性能永磁材料，就如磁懸浮列車一樣，采用無線電波或光控技術(shù)控制。軸棒式直線電機

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