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直線電機的結構及工作原理

日期:2017/3/14 15:12:05
摘要: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。
關鍵詞:直線電機的結構,直線電機的工作原理

直線電機的結構

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。

直線電機的工作原理

設想把一台旋轉運動的感應電動機沿著半徑的方向剖開,并且展平,這就成了一台直線感應圖電動機。

初級做得很長,延伸到運動 所需要達到的位置,也可以把次級做得很長;既可以初級固定、次級移動,也可以次級固定、初 級移動.

通入交流電后在定子中產生的磁通,根據楞次定律,在動體的金屬板上感應出渦流。設引起渦流的感應電壓為E,金屬板上有電感L和電阻R,渦流電流和磁通密度將按費來明法則產生連續的推力F。

直線電機的特點

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如絲杠等機械傳動件,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。

位精度高 線驅動系統取消了由于絲杠等機械機構引起的傳動誤差減少了插補時因傳動系統滯后帶來跟蹤誤差。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。

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,同時提高了其傳動剛度。

速度快、加減速過程短

行程長度不受限制 在導軌上通過串聯直線電機,就可以無限延長其行程長度。

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。

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。

直線電機的應用

直線電機主要應用于三個方面:

應用于自動控制系統,這類應用場合比較多;

作為長期連續運行的驅動電機;

應用在需要短時間、短距離內提供巨大的直線運動能的裝置中。

U槽無刷直線電機可以直接驅動,無需將轉動轉為線性運動,機械結構簡單可靠。電機運行超平穩,無齒槽效應,動態響應速度極快,慣量小,加速度可達20G,速度達到10-30m/s,低速1µm/s時運動平滑,剛性高,結構緊湊,可選配直線編碼器做高精度位置控制,其位置精度取決于所選編碼器。

定子軌道可以按需要連接,因而理論上電機長度不限。電機動子與定子不接觸運動,沒有采用普通絲杆滾珠和皮帶等傳動的磨損、卡死、背隙問題,因此我們的直線電機可以達到免維護長期工作。我們的U型槽式直線電機分為鐵芯和無鐵芯兩類,鐵芯類直線電機單位體積出力更大,非鐵芯直線電機無磁滯和渦流效應,運動更加平滑高速,磁損耗少,發熱小。

此類直線電機特別適用于:機器人、致動器、直線平台、光學光纖排列定位、精密機床、半導體制造、視覺系統、電子元件接插、工廠自動化等對運動系統 的速度和精度同時要求較高的應用場合。