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慢走丝之直线电机的工作原理详解及优缺点

2018-5-19 21:44| 中国慢走丝网 | 查看: 353| 评论: 0

摘要: 什么是直线电机? 直线电机基本上就是一个平面展开的并且可以直接连接到从动负载的旋转电机。采用此种结构,所有机械传动组件(例如,滚珠/普通丝杠、齿条与齿轮、皮带/ 皮带轮以及减速器)均被取消。依次消除了由 ...

什么是直线电机?

    目前市面上有很多机床都采用了直线电机传动方式,那么这种传动方式好吗?有什么优点缺点呢?

直线电机基本上就是一个平面展开的并且可以直接连接到从动负载的旋转电机。采用此种结构,所有机械传动组件(例如,滚珠/普通丝杠、齿条与齿轮、皮带/ 皮带轮以及减速器)均被取消。依次消除了由机械传动带来的间隙、柔度以及与之相关的其它问题。

直线电机也称线性电机,线性马达,直线马达,推杆马达。最常用的直线电机类型是平板式和U型槽式,和管式。线圈的典型组成是三相,有霍尔元件实现无刷换相。

线性电机结构组成

该图直线电机明确显示动子(forcer,rotor)的内部绕组。磁鉄和磁轨。动子是用环氧材料把线圈压成的。而且,磁轨是把磁铁固定在钢上。

   直线电机经常简单描述为旋转电机被展平,而工作原理相同。动子(forcer,rotor) 是用环氧材料把线圈压缩在一起制成的;磁轨是把磁铁(通常是高能量的稀土磁铁)固定在钢上。电机的动子包括线圈绕组,霍尔元件电路板,电热调节器(温度传感器监控温度)和电子接口。在旋转电机中,动子和定子需要旋转轴承支撑动子以保证相对运动部分的气隙(air gap)。同样的,直线电机需要直线导轨来保持动子在磁轨产生的磁场中的位置。和旋转伺服电机的编码器安装在轴上反馈位置一样,直线电机需要反馈直线位置的反馈装置--直线编码器,它可以直接测量负载的位置从而提高负载的位置精度。直线电机的控制和旋转电机一样。象无刷旋转电机,动子和定子无机械连接(无刷),不像旋转电机的方面,动子旋转和定子位置保持固定,直线电机系统可以是磁轨动或推力线圈动(大部分定位系统应用是磁轨固定,推力线圈动)。用推力线圈运动的电机,推力线圈的重量和负载比很小。然而,需要高柔性线缆及其管理系统。用磁轨运动的电机,不仅要承受负载,还要承受磁轨质量,但无需线缆管理系统。相似的机电原理用在直线和旋转电机上。相同的电磁力在旋转电机上产生力矩在直线电机产生直线推力作用。因此,直线电机使用和旋转电机相同的控制和可编程配置。直线电机的形状可以是平板式和U 型槽式,和管式。哪种构造最适合要看实际应用的规格要求和工作环境。

直线电机相较于传统的旋转电机有以下优势

  1.结构简单,体积小,通过以最少的零部件数量来实现我们的直线驱动,而且这仅仅是只存在一个运动的部件。

     2.维护简单,由于部件少,运动时无机械接触,从而大大降低了零部件的磨损,只需很少甚至无需维护,使用寿命更长。直线电动机与“旋转电动机,滚        珠丝杠”传动性能比较表性能旋转电动机+滚珠丝杠直线电动机。

  3.运行的行程在理论上是不受任何限制的,而且其性能不会因为其行程的大小改变而受到影响

  4.没有机械接触,传动力是在气隙中产生的,除了直线电机导轨以外没有任何其它的摩擦

  5.加速度很大,最大可达10g

  6.运动平稳,这是因为除了起支撑作用的直线导轨或气浮轴承外,没有其它机械连接或转换装置的缘故

  7.其运转可以提供很宽的转速运行范围,其涵盖包括从每秒几微米到数米,特别是在高速状态下是其一个突出的优点

  8.精度和重复精度高,因为消除了影响精度的中间环节,系统的精度取决于位置检测元件,有合适的反馈装置可达亚微米级

  直线电机的缺点:

  1.直线电机的动态刚性极低,不能起缓冲阻尼作用,在高速运动时容易引起机床其它部分共振,这会引起慢走丝机床的很多毛病;

  2.直线电机的耗电量大,尤其在进行高荷载、高加速度的运动时,机床瞬间电流对车间的供电系统带来沉重负荷;

  3.是发热量大,固定在工作台底部的直线电机动子是高发热部件,安装位置不利于自然散热,对机床的恒温控制造成很大挑战;

  4.是不能自锁紧,这样在慢走丝机床的搬迁过程中,必须要额外配备锁紧机构,否则会损伤机床




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标题:慢走丝之直线电机的工作原理详解及优缺点
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