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直线电机介绍

日期: 2016-03-10
浏览次数: 195

一:优点:
1.进给速度范围宽。可从1(1)m/s到20m/min以上,加工中心的快进速度已达208m/min,而传统机床快进速度<60m/min,一般为20~30m/min。
2.速度特性好。速度偏差可达(1)0.01%以下。
3.加速度大。直线电机最大加速度可达30g,加工中心的进给加速度已达3.24g,激光加工机的进给加速度已达5g,而传统机床进给加速度在1g以下,一般为0.3g。
4.定位精度高。采用光栅闭环控制,定位精度可达0.1~0.01(1)mm。应用前馈控制的直线电机驱动系统可减少跟踪误差200倍以上。由于运动部件的动态特性好,响应灵敏,加上插补控制的精细化,可实现纳米级控制。
5.行程不受限制。传统的丝杠传动受丝杠制造工艺限制,一般4~6m,更的行程需要接长丝杠,无论从制造工艺还是在性能上都不理想。而采用直线电机驱动,定子可无限加长,且制造工艺简单,已有大型高速加工中心X轴长达40m以上。
6.结构简单、运动平稳、噪声小,运动部件摩擦小、磨损小、使用寿命长、安全可靠。

二:原理:直线电机与普通电机在原理上类似,它只是电机圆柱面的展开,其种类与传统电机相同,例如:直流直线电机,交流永磁同步直线电机,交流感应异步直线电机,步进直线电机等。象无刷旋转电机,动子和定子无机械连接(无刷)。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。

三:直线电机的缺点是:(1)存在不可避免的“端部效应(Edge Effect)”,即直线电机的端部磁场的畸变影响了行波磁场的完整性,使得电动机的损耗增加,推力减小,而且存在较大的推力波动;(2)控制难度大,直线电动机在运行的过程中负载的变化,系统参数的变动和各种干扰,包括端部效应,都直接作用在电机本身,没有缓冲环节,如果系统的鲁棒性不强,会造成系统的失稳和性能的下降;(3)其它缺点如需要隔磁,安装困难,成本高等。
 
四:电机规格:行程80mm的电机,总长200mm左右,宽40mm左右,不加座高20mm左右,价格在4000/个,2公斤力20N左右。
五.分类:直线电机大体上分直线直流电机、直线步进电机、直线磁阻电机、直线感应电机、和直线同步电机五种,但各种直线电机的发展并不均衡,直线伺服系统中的驱动电机以永磁直线电机和直线感应电机为主。 永磁直线电机和直线感应电机各有其优缺点。永磁直线电机的优势在于:每单位尺寸更大的出力;发热少,冷却要求低,长次级不需冷却。存在的问题在于:永磁体产生的强磁场使其安装和操作较困难;永磁磁场吸引铁屑,实际加工时排屑困难,电机必须加密封以防止铁屑阻塞气隙或进入运动副中;需通过位置传感器对电机进行电流换向控制;永磁铁有可能退磁。直线感应电机的优势在于:其次级结构简单,安装、维修和除屑容易。因为不使用昂贵的永磁体,在长行程(如传送装置)的应用场合有降低成本的可能性。缺点在于采用电激磁,因此效率低,发热大,次级也需要冷却;气隙公差严格,通常只有0.1mm,工艺性差,加工成本高;需要复杂的矢量变换技术,控制算法远比直线永磁电机的控制算法复杂。

 

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

精度(%26micro;m/300mm)

10

0.5

重复精度(%26micro;m)

2

0.1

最高速度(m/min)

90~120

60~200

最大加速度(g)

1.5

2~10

静态刚度(N/%26micro;m)

90~180

70~270

动态刚度(N/%26micro;m)

90~180

160~210

平稳性(%速度)

10

1

 

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