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直線電機工作原理和直線電機結構

日期:2017/1/10 11:56:43
摘要:直線電機是一種通過將封閉式磁場展開為開放式磁場,將電能直接轉化為直線運動的機械能,而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置
關鍵詞:直線電機工作原理,直線電機結構

1.直線電機工作原理: 直線電機是一種通過將封閉式磁場展開為開放式磁場,將電能直接轉化為直線運動的機械能,而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置

2.直線電機結構: 直線電機的結構可以看作是將一台旋轉電機沿徑向剖開,并將電機的圓周展開成直線而形成的。其中定子相當于直線電機的初級,轉子相當于直線電機的次級,當初級通入電流后,在初次級之間的氣隙中產生行波磁場,在行波磁場與次級永磁體的作用下產生驅動力,從而實現運動部件的直線運動。 近几年來,世界上一些發達國家開始將直線電機技朮應用于數控機床直線運動驅動系統中,代替傳統的伺服電機+滾珠絲杠副驅動系統,取得了巨大的成功。

直線電機和傳統的旋轉電機+滾珠絲杠運動系統的比較

在機床進給系統中,采用直線電動機直接驅動與原旋轉電機傳動的最大區別是取消了從電機到工作台(拖板)之間的機械傳動環節,把機床進給傳動鏈的長度縮短為零,因而這種傳動方式又被稱為"零傳動"。正是由于這種"零傳動"方式,帶來了原旋轉電機驅動方式無法達到的性能指標和優點。

1.高速響應 由于系統中直接取消了一些響應時間常數較大的機械傳動件(如絲杠等),使整個閉環控制系統動態響應性能大大提高,反應異常靈敏快捷。 2. 精度 直線驅動系統取消了由于絲杠等機械機構產生的傳動間隙和誤差,減少了插補運動時因傳動系統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"直接驅動",避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環節的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現象,同時也提高了其傳動剛度。

4. 速度快、加減速過程短 由于直線電動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)當然是沒有問題的。也由于上述"零傳動"的高速響應性,使其加減速過程大大縮短。以實現起動時瞬間達到高速,高速運行時又能瞬間准停。可獲得較高的加速度,一般可達2~10g(g=9.8m/s2),而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1~0.5g。

5. 行程長度不受限制 在導軌上通過串聯直線電動機,就可以無限延長其行程長度。

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

7. 效率高 由于無中間傳動環節,消除了機械摩擦時的能量損耗,傳動效率大大提高。

編號 比較內容 直線電機 旋轉電機+絲杆

1 最大推力 <14500牛噸(N) <240000牛噸(N)

2 最大加速度 >100米/秒*秒(10G) <1米/秒*秒(1G)

3 最大速度 5米/秒(m/s) <1.5米/秒(m/s)

4 最大行程 <50米/秒(m/s) <6米/秒(m/s)

5 剛度 高 低 6 運行 平穩 高速有噪音

7 反向間隙 無(直接驅動) 3-50um(有中間機械傳動部件)

8 壽命 長 短

9 精度 高 低

10 效率 高 低

11 成本 高 低

12 主要應用 響應快,速度和精度要求高的場 合 普通應用