直線電機是指一種利用電磁作用原理,將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動動能的驅(qū)動裝置,它是一種能實現(xiàn)往復直線運動的電動機。
直線電機無論是從結(jié)構(gòu)上還是工作原理上看,都是從旋轉(zhuǎn)電機而來的。首先從結(jié)構(gòu)上來講,可以認為直線電機是將旋轉(zhuǎn)電機沿其軸向剖開,然后將其定子和轉(zhuǎn)子展開。
直線電機的結(jié)構(gòu)
直線步進電機的內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)可以看作是將一臺旋轉(zhuǎn)式電機沿徑向面進行剖開,并將電機的圓周展開成直線而形成的。其中其內(nèi)部的定子就相當于其直線電機當中的初級,其內(nèi)部的轉(zhuǎn)子相當于直線電機當中的次級,當向直線電機初級進行通入電流后,即就會在初次級之間的氣隙當中產(chǎn)生行波的磁場,直線電機在行波磁場與次級的永磁體的相互作用下即就產(chǎn)生了驅(qū)動力,從而實現(xiàn)了連接直線電機的運動部件進行直線運動的目的。
直線電機工作原理
直 線電機是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能,而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉(zhuǎn)電機按徑向剖開,并展成平面而成。由定子演變而 來的一側(cè)稱為初級,由轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)稱為次級。在實際應用時,將初級和次級制造成不同的長度,以保證在所需行程范圍內(nèi)初級與次級之間的耦合保持不變。 直線電機可以是短初級長次級,也可以是長初級短次級??紤]到制造成本、運行費用,目前一般均采用短初級長次級。
直線電動機的工作原 理與旋轉(zhuǎn)電動機相似。以直線感應電動機為例:當初級繞組通入交流電源時,便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場,次級在行波磁場切割下,將感應出電動勢并產(chǎn)生電流,該電 流與氣隙中的磁場相作用就產(chǎn)生電磁推力。如果初級固定,則次級在推力作用下做直線運動;反之,則初級做直線運動。直線電機的驅(qū)動控制技術一個直線電機應用 系統(tǒng)不僅要有性能良好的直線電機,還必須具有能在安全可靠的條件下實現(xiàn)技術與經(jīng)濟要求的控制系統(tǒng)。
直線電機的優(yōu)點:
1.沒有機械接觸,驅(qū)動力在氣隙中產(chǎn)生,除了線性電機導軌沒有任何其他摩擦
2.結(jié)構(gòu)簡單,體積小,通過使用最少數(shù)量的元件來實現(xiàn)我們的線性驅(qū)動,而這只是一個移動部件
3.理論上的運行不受任何限制,其性能不會受其行程大小變化的影響
它的操作可以提供多種速度操作,覆蓋幾微米到幾米每秒,特別是高速是其突出的優(yōu)勢之一
5.加速度,高達10克
6.運動穩(wěn)定,因為除了支撐直線導軌或浮動軸承外,沒有其他機械連接或轉(zhuǎn)換裝置
7.由于消除了影響精度的中間環(huán)節(jié),精度和可重復性很高。系統(tǒng)的精度取決于位置傳感元件,具有高達亞微米的合適反饋裝置
8.易于維護,由于零件較小,與機芯無機械接觸,從而大大減少了零件的磨損,維護很少或根本沒有,使用壽命更長。直線電機與“旋轉(zhuǎn)電機,滾珠絲杠”傳動性能對比表性能旋轉(zhuǎn)電機+滾珠絲杠直線電機。
直線電機的缺點:
1.直線電機功耗,特別是在高負荷,高加速度的運動中,機器的瞬時電流對電廠的供電系統(tǒng)帶來沉重的負荷;
2是高振動,直線電機的動態(tài)剛度極低,不能起緩沖阻尼作用,高速運動容易導致機器其他部位共振;
3是大熱量,固定在工作臺底部的直線電機是高發(fā)熱元件,安裝位置不利于自然冷卻,對機器溫度控制造成很大挑戰(zhàn);
4不自鎖,為了確保安全運行,線性電機驅(qū)動的運動軸,尤其是垂直運動軸,必須增加額外的鎖定機構(gòu),以增加機器的復雜性。
隨著高速加工技術的快速發(fā)展,對傳動與控制系統(tǒng)的要求也越來越高,因此正在加大對直線電機驅(qū)動技術的研究力度?,F(xiàn)在已經(jīng)克服了線性電動機的許多缺點,線性電動機的動力性能更加顯著。線性驅(qū)動技術的研究不僅是技術向更高,更快發(fā)展的趨勢,也是為了更好地滿足市場需求,帶來更大的經(jīng)濟效益,成為未來發(fā)展的必然趨勢。