直线电机的分类及特点

作者:Mosen摩森机电 日期:19/08/05 11:30 浏览:327

直线电机原理

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能,而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开,并展成平面而成。


按结构形式分类:

根据不同的使用场合,直线电机的结构形式和分为:

平板式直线电机

(平板式直线电机)




U 形直线电机

(U 形直线电机)



圆筒式直线电机

(圆筒式直线电机)



应    用

直线电机主要应用于三个方面:一是应用于自动控制系统,这类应用场合比较多;其次是作为长期连续运行的驱动电机;三是应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。


按应用场合对性能参数的要求不同分类:

①高推力(高推力、大位移)直线电机:其典型应用行业有高速、高精数控机床、高速加工中心和并联(杆机构)机床等;其他高速、高精且需要高推力、大位移的场合,如飞行模拟器、弹射器,加速滑轨等。

②高响应(高频响、小位移)直线电机:其典型应用行业有往返频率高、位移小、推力不高的各类精密机床。


直线电机的特点:


        在直线电机出现以前,所有直线运动不得不从旋转机械通过使用滚珠或滚柱丝杠或带或滑轮转换而来。对许多应用,如遇到大负载而且驱动轴是竖直面的。这些方法仍然是最好的。然而,直线电机比机械系统比有很多独特的优势,如非常高速和非常低速,高加速度,几乎零维护(无接触零件),高精度,无空回。完成直线运动只需电机无需齿轮,联轴器或滑轮,对很多应用来说很有意义的,把那些不必要的,减低性能和缩短机械寿命的零件去掉了。


1.结构简单直线电机不需要经过中间转换机构而直接产生直线运动,使结构大大简化,运动惯量减少,动态响应性能和定位精度大大提高;同时也提高了可靠性,节约了成本,使制造和维护更加简便。它的初次级可以直接成为机构的一部分,这种独特的结合使得这种优势进一步体现出来。


2.适合高速直线运动。因为不存在离心力的约束,普通材料亦可以达到较高的速度。而且如果初、次级间用气垫或磁垫保存间隙,运动时无机械接触,因而运动部分也就无摩擦和噪声。这样,传动零部件没有磨损,可大大减小机械损耗,避免拖缆、钢索、齿轮与皮带轮等所造成的噪声,从而提高整体效率。泰科贝尔直线电机最大速度可达20m/s。


3.初级绕组利用率高。在直线感应电机中,初级绕组是饼式的,没有端部绕组,因而绕组利用率高。


4.无横向边缘效应。横向效应是指由于横向开断造成的边界处磁场的削弱,而圆筒型直线电机横向无开断,所以磁场沿周向均匀分布。


5.容易克服单边磁拉力问题。径向拉力互相抵消,基本不存在单边磁拉力的问题。


6.易于调节和控制。通过调节电压或频率,或更换次级材料,可以得到不同的速度、电磁推力,适用于低速往复运行场合。


7.适应性强。直线电机的初级铁芯可以用环氧树脂封成整体,具有较好的防腐、防潮性能,便于在潮湿、粉尘和有害气体的环境中使用;而且可以设计成多种结构形式,满足不同情况的需要。


8.高加速度。这是直线电机驱动,相比其他丝杠、同步带和齿轮齿条驱动的一个显著优势。


9.精度方面。直线电机因传动机构简单,定位精度、重复精度,通过位置检测反馈控制都会较“旋转伺服电机滚珠丝杠”高,且容易实现。直线电机定位精度可达±0.1μm,甚至更高。而“旋转伺服电机滚珠丝杠”最高只能达到10μm。


10.速度方面。直线电机具有相当大的优势,直线电机速度达到5m/s时,加速度达到10g;而滚珠丝杠速度为2m/s时,加速度为仅为1.5g。从速度上和加速度的对比上,直线电机具有相当大的优势,而且直线电机在成功解决发热问题后速度还会进一步提高,而“旋转伺服电机滚珠丝杠”在速度上却受到限制很难再提高较多。


11.寿命方面。直线电机因运动部件和固定部件间有安装间隙,无接触,不会因动子的高速往复运动而磨损,长时间使用对运动定位精度无变化,适合高精度的场合。滚珠丝杠则无法在高速往复运动中保证精度,因高速摩擦,会造成丝杠螺母的磨损,影响运动的精度要求。对高精度的需求场合无法满足。




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