【科普】什么是直线电机，直线电机高速机在数控机床领域的优势
2021-11-04
一、直线电机与一般旋转电机相比的优点：
1、结构简单
直线电机不需要经过中间转换机构而直接产生直线运动，使结构大大简化，运动惯量减少，动态响应性能和定位精度大大提高；同时也提高了可靠性，节约了成本，使制造和维护更加简便。它的初次级可以直接成为机构的一部分，这种独特的结合使得这种优势进一步体现出来。
2、高加速度
这是直线电机驱动，相比其他丝杠、同步带和齿轮齿条驱动的一个显著优势。
3、适合高速直线运动
因为不会有离心力的约束条件，一般材料亦能够做到较高的速度。并且假如初、次级间用气垫或磁垫保留间隙，运动时无机器接触，因此运动部分也就无磨擦和噪音。那样，传动零部件没有磨损，可大大的减少机器耗损，防止拖缆、钢索、齿轮与皮带轮等所引起的噪音，因此提升整体效率。
4、初级绕组利用率高
在管型直线感应电机中，初级绕组是饼式的，没有端部绕组，因而绕组利用率高。
5、无横向边缘效应
横向效应是指由于横向开断造成的边界处磁场的削弱，而圆筒型直线电机横向无开断，所以磁场沿周向均匀分布。
6、容易克服单边磁拉力问题
径向拉力互相抵消，基本不存在单边磁拉力的问题。
7、易于调节和控制
通过调节电压或频率，或更换次级材料，可以得到不同的速度、电磁推力，适用于低速往复运行场合。
8、适应性强
二、直线电机的结构组成
直线的结构主要包括定子、动子和直线运动的支撑轮三部分。为了保证在行程范围内定子和动子之间具有良好的电磁场耦合，定子和动子的铁心长度不等。定子可制成短定子和长定子两种形式。
直线电机的初级铁芯可以用环氧树脂封成整体，具有较好的防腐、防潮性能，便于在潮湿、粉尘和有害气体的环境中使用；而且可以设计成多种结构形式，满足不同情况的需要。
精度方面直线电机因传动机构简单减少了插补滞后的问题，定位精度、重现精度、绝对精度，通过位置检测反馈控制都会较“其他高速机”高，且容易实现。
三、直线电机高速机在实际应用上的优势
直线电机高速机定位精度可达0.1μm，“其他高速机”最高达到2~5μm，且要求CNC-伺服电机-无隙连轴器-止推轴承-冷却系统-高精度滚动导轨-螺母座-工作台闭环整个系统的传动部分要轻量化，光栅精度要高。若想达到较高平稳性，“其他高速机”要采取双轴驱动，直线电机是高发热部件，需采取强冷措施，要达到相同目的，直线电机则要付出更大的代价。
速度方面直线电机具有相当大的优势，直线电机速度达到300m/min，加速度达到10g；滚珠丝杠速度为120m/min，加速度为1.5g。从速度上和加速度的对比上，直线电机具有相当大的优势，而且直线电机在成功解决发热问题后速度还会进一步提高，而“其他高速机”在速度上却受到限制很难再提高较多。
寿命方面直线电机因运动部件和固定部件间有安装间隙，无接触，不会因动子的高速往复运动而磨损，长间使用对运动定位精度无变化，适合高精度的场合。
而传统的高速机则很难在高速往复运动中保证精度，因高速摩擦，会造成丝杠螺母的磨损，影响运动的精度要求。对高精度的需求场合无法满足。
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