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直线电机工作原理

发布日期:2017/3/16 8:39:37 访问次数:5147


一.工作原理:

直线电机是一种通过将封闭式磁场展开为开放式磁场,将电能直接转化为直线运动的机械能,而不需要任何中间转换机构的传动装置  
 
二.结构:

直线电机的结构可以看作是将一台旋转电机沿径向剖开,并将电机的圆周展开成直线而形成的。其中定子相当于直线电机的初级,转子相当于直线电机的次级,当初级通入电流后,在初次级之间的气隙中产生行波磁场,在行波磁场与次级永磁体的作用下产生驱动力,从而实现运动部件的直线运动。 近几年来,世界上一些发达国家开始将直线电机技术应用于数控机床直线运动驱动系统中,代替传统的伺服电机+滚珠丝杠副驱动系统,取得了巨大的成功。  
 
直线电机和传统的旋转电机+滚珠丝杠运动系统的比较
 
在机床进给系统中,采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台(拖板)之间的机械传动环节,把机床进给传动链的长度缩短为零,因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式,带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。

1.高速响应 由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件(如丝杠等),使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高,反应异常灵敏快捷。

2. 精度 直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差,减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制,即可大大提高机床的定位精度。

3. 动刚度高 由于"直接驱动",避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象,同时也提高了其传动刚度。

4. 速度快、加减速过程短 由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车(时速可达500Km/h),所以用在机床进给驱动中,要满足其超高速切削的最大进个速度(要求达60~100M/min或更高)当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性,使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速,高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度,一般可达2~10g(g=9.8m/s2),而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1~0.5g。

5. 行程长度不受限制 在导轨上通过串联直线电动机,就可以无限延长其行程长度。
6. 运动动安静、噪音低 由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦,且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触),其运动时噪音将大大降低。

7. 效率高 由于无中间传动环节,消除了机械摩擦时的能量损耗,传动效率大大提高。


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