直線(xiàn)電機是一種將電能直接轉換成直線(xiàn)運動(dòng)機械能,而不需要任何中間轉換機構的傳動(dòng)裝置。它可以看成是一臺旋轉電機按徑向剖開(kāi),并展成平面而成。
按結構形式分類(lèi):
根據不同的使用場(chǎng)合,直線(xiàn)電機的結構形式和分為:
(平板式直線(xiàn)電機)
(U 形直線(xiàn)電機)
(圓筒式直線(xiàn)電機)
應 用
直線(xiàn)電機主要應用于三個(gè)方面:一是應用于自動(dòng)控制系統,這類(lèi)應用場(chǎng)合比較多;其次是作為長(cháng)期連續運行的驅動(dòng)電機;三是應用在需要短時(shí)間、短距離內提供巨大的直線(xiàn)運動(dòng)能的裝置中。
按應用場(chǎng)合對性能參數的要求不同分類(lèi):
①高推力(高推力、大位移)直線(xiàn)電機:其典型應用行業(yè)有高速、高精數控機床、高速加工中心和并聯(lián)(桿機構)機床等;其他高速、高精且需要高推力、大位移的場(chǎng)合,如飛行模擬器、彈射器,加速滑軌等。
②高響應(高頻響、小位移)直線(xiàn)電機:其典型應用行業(yè)有往返頻率高、位移小、推力不高的各類(lèi)精密機床。
直線(xiàn)電機的特點(diǎn):
在直線(xiàn)電機出現以前,所有直線(xiàn)運動(dòng)不得不從旋轉機械通過(guò)使用滾珠或滾柱絲杠或帶或滑輪轉換而來(lái)。對許多應用,如遇到大負載而且驅動(dòng)軸是豎直面的。這些方法仍然是最好的。然而,直線(xiàn)電機比機械系統比有很多獨特的優(yōu)勢,如非常高速和非常低速,高加速度,幾乎零維護(無(wú)接觸零件),高精度,無(wú)空回。完成直線(xiàn)運動(dòng)只需電機無(wú)需齒輪,聯(lián)軸器或滑輪,對很多應用來(lái)說(shuō)很有意義的,把那些不必要的,減低性能和縮短機械壽命的零件去掉了。
1.結構簡(jiǎn)單。直線(xiàn)電機不需要經(jīng)過(guò)中間轉換機構而直接產(chǎn)生直線(xiàn)運動(dòng),使結構大大簡(jiǎn)化,運動(dòng)慣量減少,動(dòng)態(tài)響應性能和定位精度大大提高;同時(shí)也提高了可靠性,節約了成本,使制造和維護更加簡(jiǎn)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(yōu)勢進(jìn)一步體現出來(lái)。
2.適合高速直線(xiàn)運動(dòng)。因為不存在離心力的約束,普通材料亦可以達到較高的速度。而且如果初、次級間用氣墊或磁墊保存間隙,運動(dòng)時(shí)無(wú)機械接觸,因而運動(dòng)部分也就無(wú)摩擦和噪聲。這樣,傳動(dòng)零部件沒(méi)有磨損,可大大減小機械損耗,避免拖纜、鋼索、齒輪與皮帶輪等所造成的噪聲,從而提高整體效率。泰科貝爾直線(xiàn)電機最大速度可達20m/s。
3.初級繞組利用率高。在直線(xiàn)感應電機中,初級繞組是餅式的,沒(méi)有端部繞組,因而繞組利用率高。
4.無(wú)橫向邊緣效應。橫向效應是指由于橫向開(kāi)斷造成的邊界處磁場(chǎng)的削弱,而圓筒型直線(xiàn)電機橫向無(wú)開(kāi)斷,所以磁場(chǎng)沿周向均勻分布。
5.容易克服單邊磁拉力問(wèn)題。徑向拉力互相抵消,基本不存在單邊磁拉力的問(wèn)題。
6.易于調節和控制。通過(guò)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(chǎng)合。
7.適應性強。直線(xiàn)電機的初級鐵芯可以用環(huán)氧樹(shù)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(huán)境中使用;而且可以設計成多種結構形式,滿(mǎn)足不同情況的需要。
8.高加速度。這是直線(xiàn)電機驅動(dòng),相比其他絲杠、同步帶和齒輪齒條驅動(dòng)的一個(gè)顯著(zhù)優(yōu)勢。
9.精度方面。直線(xiàn)電機因傳動(dòng)機構簡(jiǎn)單,定位精度、重復精度,通過(guò)位置檢測反饋控制都會(huì )較“旋轉伺服電機滾珠絲杠”高,且容易實(shí)現。直線(xiàn)電機定位精度可達±0.1μm,甚至更高。而“旋轉伺服電機滾珠絲杠”最高只能達到10μm。
10.速度方面。直線(xiàn)電機具有相當大的優(yōu)勢,直線(xiàn)電機速度達到5m/s時(shí),加速度達到10g;而滾珠絲杠速度為2m/s時(shí),加速度為僅為1.5g。從速度上和加速度的對比上,直線(xiàn)電機具有相當大的優(yōu)勢,而且直線(xiàn)電機在成功解決發(fā)熱問(wèn)題后速度還會(huì )進(jìn)一步提高,而“旋轉伺服電機滾珠絲杠”在速度上卻受到限制很難再提高較多。
11.壽命方面。直線(xiàn)電機因運動(dòng)部件和固定部件間有安裝間隙,無(wú)接觸,不會(huì )因動(dòng)子的高速往復運動(dòng)而磨損,長(cháng)時(shí)間使用對運動(dòng)定位精度無(wú)變化,適合高精度的場(chǎng)合。滾珠絲杠則無(wú)法在高速往復運動(dòng)中保證精度,因高速摩擦,會(huì )造成絲杠螺母的磨損,影響運動(dòng)的精度要求。對高精度的需求場(chǎng)合無(wú)法滿(mǎn)足。