【科普】什么是直線電機，直線電機高速機在數控機床領域的優勢
2021-11-04
一、直線電機與一般旋轉電機相比的優點：
1、結構簡單
直線電機不需要經過中間轉換機構而直接產生直線運動，使結構大大簡化，運動慣量減少，動態響應性能和定位精度大大提高；同時也提高了可靠性，節約了成本，使制造和維護更加簡便。它的初次級可以直接成為機構的一部分，這種獨特的結合使得這種優勢進一步體現出來。
2、高加速度
這是直線電機驅動，相比其他絲杠、同步帶和齒輪齒條驅動的一個顯著優勢。
3、適合高速直線運動
因為不會有離心力的約束條件，一般材料亦能夠做到較高的速度。并且假如初、次級間用氣墊或磁墊保留間隙，運動時無機器接觸，因此運動部分也就無磨擦和噪音。那樣，傳動零部件沒有磨損，可大大的減少機器耗損，防止拖纜、鋼索、齒輪與皮帶輪等所引起的噪音，因此提升整體效率。
4、初級繞組利用率高
在管型直線感應電機中，初級繞組是餅式的，沒有端部繞組，因而繞組利用率高。
5、無橫向邊緣效應
橫向效應是指由于橫向開斷造成的邊界處磁場的削弱，而圓筒型直線電機橫向無開斷，所以磁場沿周向均勻分布。
6、容易克服單邊磁拉力問題
徑向拉力互相抵消，基本不存在單邊磁拉力的問題。
7、易于調節和控制
通過調節電壓或頻率，或更換次級材料，可以得到不同的速度、電磁推力，適用于低速往復運行場合。
8、適應性強
二、直線電機的結構組成
直線的結構主要包括定子、動子和直線運動的支撐輪三部分。為了保證在行程范圍內定子和動子之間具有良好的電磁場耦合，定子和動子的鐵心長度不等。定子可制成短定子和長定子兩種形式。
直線電機的初級鐵芯可以用環氧樹脂封成整體，具有較好的防腐、防潮性能，便于在潮濕、粉塵和有害氣體的環境中使用；而且可以設計成多種結構形式，滿足不同情況的需要。
精度方面直線電機因傳動機構簡單減少了插補滯后的問題，定位精度、重現精度、絕對精度，通過位置檢測反饋控制都會較“其他高速機”高，且容易實現。
三、直線電機高速機在實際應用上的優勢
直線電機高速機定位精度可達0.1μm，“其他高速機”最高達到2~5μm，且要求CNC-伺服電機-無隙連軸器-止推軸承-冷卻系統-高精度滾動導軌-螺母座-工作臺閉環整個系統的傳動部分要輕量化，光柵精度要高。若想達到較高平穩性，“其他高速機”要采取雙軸驅動，直線電機是高發熱部件，需采取強冷措施，要達到相同目的，直線電機則要付出更大的代價。
速度方面直線電機具有相當大的優勢，直線電機速度達到300m/min，加速度達到10g；滾珠絲杠速度為120m/min，加速度為1.5g。從速度上和加速度的對比上，直線電機具有相當大的優勢，而且直線電機在成功解決發熱問題后速度還會進一步提高，而“其他高速機”在速度上卻受到限制很難再提高較多。
壽命方面直線電機因運動部件和固定部件間有安裝間隙，無接觸，不會因動子的高速往復運動而磨損，長間使用對運動定位精度無變化，適合高精度的場合。
而傳統的高速機則很難在高速往復運動中保證精度，因高速摩擦，會造成絲杠螺母的磨損，影響運動的精度要求。對高精度的需求場合無法滿足。
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