直線電機(jī)調(diào)研.doc

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1、直線電機(jī)調(diào)研摘要：直線電機(jī)是一種新型電機(jī)應(yīng)用日益廣泛，磁懸浮列車就是用直線電機(jī)來驅(qū)動的。在直線電機(jī)中，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子的，叫初級；相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的，叫次級，初級中通以交流，次級就在電磁力的作用下沿著初級做直線運(yùn)動。直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動機(jī)械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉(zhuǎn)電機(jī)按徑向剖開，并展成平面而成。關(guān)鍵詞：直線電機(jī)；新型電機(jī)；直線運(yùn)動；轉(zhuǎn)換機(jī)；旋轉(zhuǎn)電機(jī)引言：數(shù)控機(jī)床正在向精密、高速、復(fù)合、智能、環(huán)保的方向發(fā)展。精密和高速加工對傳動及其控制提出了更高的要求，更高的動態(tài)特性和控制精度，更高的進(jìn)給速度和加速

2、度，更低的振動噪聲和更小的磨損。問題的癥結(jié)在傳統(tǒng)的傳動鏈從作為動力源的電動機(jī)到工作部件要通過齒輪、蝸輪副，皮帶、絲杠副、聯(lián)軸器、離合器等中間傳動環(huán)節(jié)，在些環(huán)節(jié)中產(chǎn)生了較大的轉(zhuǎn)動慣量、彈性變形、反向間隙、運(yùn)動滯后、摩擦、振動、噪聲及磨損。雖然在這些方面通過不斷的改進(jìn)使傳動性能有所提高，但問題很難從根本上解決，于出現(xiàn)了“直接傳動”的概念，即取消從電動機(jī)到工作部件之間的各種中間環(huán)節(jié)。隨著電機(jī)及其驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展，電主軸、直線電機(jī)、力矩電機(jī)的出現(xiàn)和技術(shù)的日益成熟，使主軸、直線和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)運(yùn)動的“直接傳動”概念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，并日益顯示其巨大的優(yōu)越性。直線電機(jī)及其驅(qū)動控

3、制技術(shù)在機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動上的應(yīng)用，使機(jī)床的傳動結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了重大變化，并使機(jī)床性能有了新的飛躍。1.直線電機(jī)分類1.1直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，具有以下特點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)簡單由于直線電機(jī)不需要把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變成直線運(yùn)動的附加裝置，因而使得系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)大為簡化，重量和體積大大地下降。(2)定位精度高在需要直線運(yùn)動的地方，直線電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)直接傳動，因而可以消除中間環(huán)節(jié)所帶來的各種定位誤差，故定位精度高，如采用微機(jī)控制，則還可以大大地提高整個系統(tǒng)的定位精度。(3)反應(yīng)速度快、靈敏度高，隨動性好直線電機(jī)容易做到其動子用磁懸浮支撐，因而使得動子和定子之間始終保持一定的空氣隙而不

4、接觸，這就消除了定、動子間的接觸摩擦阻力，因而大大地提高了系統(tǒng)的靈敏度、快速性和隨動性。(4)安全可靠，壽命長直線電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無接觸傳遞力，機(jī)械摩擦損耗幾乎為零，所以故障少，免維修，因而工作安全可靠、壽命長。1.2直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)：直線電機(jī)可以認(rèn)為是旋轉(zhuǎn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)方面的一種變形，它可以看作是一臺旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿其徑向剖開，然后拉平演變而成。近年來，隨著自動控制技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，對各類自動控制系統(tǒng)的定位精度提出了更高的要求，在這種情況下，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)再加上一套變換機(jī)構(gòu)組成的直線運(yùn)動驅(qū)動裝置，已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代控制系統(tǒng)的要求，為此，近年來世界許多國家都在

5、研究、發(fā)展和應(yīng)用直線電機(jī)，使得直線電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。2.直線電機(jī)國外發(fā)展近年來，直線電機(jī)及其驅(qū)動控制技術(shù)的進(jìn)展表現(xiàn)在以下方面：（1）性能不斷提高（如推力、速度、加速度、分辨率等）；（2）體積減小，溫升降低；（3）品種覆蓋面廣，可滿足不同類型機(jī)床的要求；（4）成本大幅度下降；（5）安裝和防護(hù)簡便；（6）可靠性好；（7）包括數(shù)控系統(tǒng)在內(nèi)的配套技術(shù)日趨完善；（8）商品化程度高。目前世界上直線伺服電機(jī)及其驅(qū)動系統(tǒng)的知名供應(yīng)商主要有：德Siemens公司，Indramat公司；日本FANUC，三菱公司；美國Anorad，科爾摩根公司；瑞士ETEL公司等。目前

6、世界上直線伺服電機(jī)及其驅(qū)動系統(tǒng)的知名供應(yīng)商主要有：德Siemens公司，Indramat公司；日本FANUC，三菱公司；美國Anorad，科爾摩根公司；瑞士ETEL公司等。2.1發(fā)展近況直線電機(jī)及其驅(qū)動控制系統(tǒng)在技術(shù)上已日趨成熟，已具有傳統(tǒng)傳動裝置無法比擬的優(yōu)越性能。過去們所擔(dān)心的直線電機(jī)推力小、體積大、溫升高、可靠性差、不安全、難安裝、難防護(hù)等問題，隨著電機(jī)制造技術(shù)的改進(jìn)，已不再是大問題。而驅(qū)動與控制技術(shù)的發(fā)展又為其性能拓展和安全性提供了保證。選擇合適的直線電機(jī)及驅(qū)線性電機(jī)動控制系統(tǒng)，配以合理的機(jī)床設(shè)計(jì)，完全可以生產(chǎn)出高性能、高可靠性的機(jī)床?，F(xiàn)在直線電

7、機(jī)驅(qū)動進(jìn)給速度100m/min，加速度1～2g的機(jī)床已很普遍，已有機(jī)床達(dá)到快進(jìn)240m/min，加速度5g的指標(biāo)（日本AMADA激光切割機(jī)）。日本Mazak公司宣稱，該公司將在近期推出快移速度500m/min，加速度6g，主軸速度80000r/min切削速度8馬赫的超音速加工中心。高速度高加速度的傳動已在加工中心、數(shù)控銑床、車床、磨床、復(fù)合加工機(jī)床、激光加工機(jī)床及重型機(jī)床上得到廣泛應(yīng)用，這類機(jī)床在航空、汽車、模具、能源、通用機(jī)械等領(lǐng)域發(fā)揮著特殊的作用。在電加工機(jī)床上采用直線電機(jī)驅(qū)動可實(shí)現(xiàn)0.1（1）m的精密平穩(wěn)移動。在微細(xì)加工及精密磨削中，可實(shí)現(xiàn)10um

8、進(jìn)給分辨率及20m/min的快移速度，加工表面粗糙度<1nm。在重型機(jī)床上采用直