直线电机的特点

时间：2023-03-11来源：佚名

机床进给系统采用直线电机直接驱动，与原旋转电机传动方式的最大区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械中间传动环节，即把机床进给传动链的长度缩短为零，故这种传动方式称为“直接驱动”，也称“零传动”。直接驱动避免了丝杠传动中的反向间隙、惯性、摩擦力和刚性不足等缺点。直线电机系统的开发应用，引起机床行业的传统进给机械结构发生突变；通过先进的电气控制，不仅简化了进给机械结构，更重要的是使机床的性能指标得到很大提高。主要表现在以下几个方面：
1．高速响应性
一般来讲，电气元器件比机械传动件的动态响应时间要小几个数量级。由于系统中取消了响应时间较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环伺服系统动态响应性能大大提高。
2．高精度性
由于取消了丝杠等机械传动机构，因而减少了插补时因传动系统滞后所带来的跟随误差。通过高精度（如<μ级）的直线位移检测元件进行位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。
3．速度快、加减速过程短
机床直线电机进给系统，能够满足60～100m／min或更高的超高速切削进给速度。由于具有“零传动”的高速响应性，其加减速过程大大缩短，加速度一般可达到2～10g。
4．运行时噪声低
取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，导轨副可采用滚动导轨或磁悬浮导轨（无机械接触），使运动噪声大大下降。
5．效率高
由于无中间传动环节，也就取消了其机械摩擦时的能量损耗。
6．动态刚度高
由于没有中间传动部件，传动效率高，可获得很好的动态刚度（动态刚度即为在脉冲负荷作用下，伺服系统保持其位置的能力）。
7．推力平稳
“直接驱动”提高了传动刚度，直线电机的布局，可根据机床导轨的形面结构及其工作台运动时的受力情况来布置，通常设计成均布对称，使其运动推力平稳。
8．行程长度不受限制
通过直线电机的动子（初级）的铺设可无限延长定子（次级）的行程长度，并可在一个行程全长上安装使用多个工作台。
9．采用全闭环控制系统
由于直线电机的动子已和机床的工作台合二为一，因此，与滚珠丝杠进给单元不同，直线电机进给单元只能采用全闭环控制系统。
直线电机在机床上的应用也存在一些问题，包括：
1．由于没有机械联接或啮合，因此垂直轴需要外加一个平衡块或制动器。
2．当负荷变化大时，需要重新整定系统。目前，大多数现代控制装置具有自动整定功能，因此能快速调机。
3．磁铁（或线圈）对电机部件的吸力很大，因此应注意选择导轨和设计滑架结构，并注意解决磁铁吸引金属颗粒的问题。