現(xiàn)如今，直線(xiàn)電機(jī)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是高端應(yīng)用場(chǎng)所取代絲桿+伺服是必然的趨勢(shì)，那什么是直線(xiàn)電機(jī)呢？

直線(xiàn)電機(jī)工作原理：

直線(xiàn)電機(jī)是指一種利用電磁作用原理，將電能直接轉(zhuǎn)換成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的驅(qū)動(dòng)裝置，它是一種能實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。

直線(xiàn)電機(jī)無(wú)論是從結(jié)構(gòu)上還是工作原理上看，都是從旋轉(zhuǎn)電機(jī)而來(lái)的。首先從結(jié)構(gòu)上來(lái)講，可以認(rèn)為直線(xiàn)電機(jī)是將旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿其軸向剖開(kāi)，然后將其定子和轉(zhuǎn)子展開(kāi)，變成如圖1所示的由定子和動(dòng)子組成的直線(xiàn)電機(jī)。

其次從工作原理來(lái)講，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，當(dāng)三相繞組中通入三相對(duì)稱(chēng)正弦電流后，會(huì)在氣隙中產(chǎn)生按正弦分布的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。與此類(lèi)似，在直線(xiàn)電機(jī)中通入三相電流后，也會(huì)在氣隙中產(chǎn)生磁場(chǎng)，如果不考慮端部效應(yīng)，磁場(chǎng)在直線(xiàn)方向也呈正弦分布，只是這個(gè)磁場(chǎng)是平移而不是旋轉(zhuǎn)的，因此稱(chēng)為行波磁場(chǎng)。行波磁場(chǎng)與次級(jí)相互作用便產(chǎn)生電磁推力，驅(qū)動(dòng)動(dòng)子沿定子作往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。這就是直線(xiàn)電機(jī)運(yùn)行的基本原理。

直線(xiàn)電機(jī)分類(lèi)：

由于直線(xiàn)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)之間存在上述對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此每種旋轉(zhuǎn)電機(jī)都有相應(yīng)的直線(xiàn)電機(jī)，但直線(xiàn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式比旋轉(zhuǎn)電機(jī)更靈活，另外，由于直線(xiàn)電機(jī)的某些性能參數(shù)與應(yīng)用場(chǎng)合密切相關(guān)，所以直線(xiàn)電機(jī)除了可按工作原理分類(lèi)外，還可按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)和性能分類(lèi)。

按工作原理分類(lèi)：如上所述，每種旋轉(zhuǎn)電機(jī)都有相應(yīng)的直線(xiàn)電機(jī)與之對(duì)應(yīng)，即有：直線(xiàn)直流電機(jī)、直線(xiàn)感應(yīng)電機(jī)、直線(xiàn)同步電機(jī)、直線(xiàn)磁阻電機(jī)、直線(xiàn)壓電電機(jī)等。

按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)：根據(jù)不同的使用場(chǎng)合，直線(xiàn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式和分為：平板式、U 形、圓筒式，如下圖所示：

平板直線(xiàn)電機(jī)


U槽型直線(xiàn)電機(jī)


軸棒直線(xiàn)電機(jī)


直線(xiàn)電機(jī)應(yīng)用：

①高推力（高推力、大位移）直線(xiàn)電機(jī)：其典型應(yīng)用行業(yè)有高速、高精數(shù)控機(jī)床、高速加工中心和并聯(lián)（桿機(jī)構(gòu)）機(jī)床等；數(shù)控機(jī)械如傳輸機(jī)械、冶金機(jī)械、紡織機(jī)械等；及其他高速、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(yīng)（高頻響、小位移）直線(xiàn)電機(jī)：其典型應(yīng)用行業(yè)有往返頻率高、位移小、推力不高的各類(lèi)精密機(jī)床，如非圓截面加工機(jī)床、高速磨床、電火花成型加工機(jī)床等；快速成形、圖像傳遞、光電醫(yī)療、激光加工等設(shè)備或裝置上的三維振鏡掃描動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)；電子制造行業(yè)的裝備：插件機(jī)、線(xiàn)路板檢測(cè)和鉆孔、半導(dǎo)體行業(yè)：芯片加工、切片、連線(xiàn)、離子注入、光刻、芯片檢驗(yàn)等裝備；計(jì)算機(jī)外圍驅(qū)備：X-Y繪圖機(jī)、高速打印機(jī)、掃描儀、數(shù)控坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)設(shè)備等。

直線(xiàn)電機(jī)的特點(diǎn):

直線(xiàn)電機(jī)的特點(diǎn)在于直接產(chǎn)生直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，與間接產(chǎn)生直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的“旋轉(zhuǎn)電機(jī)＋滾珠絲杠”相比，其優(yōu)點(diǎn)在于：（具體性能見(jiàn)表1）：

1.沒(méi)有機(jī)械接觸，傳動(dòng)力是在氣隙中產(chǎn)生的，因此沒(méi)有金屬和金屬的接觸，除了導(dǎo)軌外沒(méi)有其它摩擦；

2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，以最少的零部件數(shù)量實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)，而且是只有一個(gè)運(yùn)動(dòng)的部件；

3.行程理論上不受限制，而且性能不會(huì)因?yàn)樾谐痰母淖兌艿接绊懀?br />
4.可以提供很寬的速度范圍，從每秒幾微米到數(shù)米，特別是高速是其一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)；

5.加速度很大，最大可達(dá)10g；運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，這是因?yàn)槌似鹬巫饔玫闹本€(xiàn)導(dǎo)軌或氣浮軸承外，沒(méi)有其它機(jī)械連接或轉(zhuǎn)換裝置的緣故；

6.精度和重復(fù)精度高，因?yàn)橄擞绊懢鹊闹虚g環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的精度取決于位置檢測(cè)元件，有合適的反饋裝置可達(dá)亞微米級(jí)；

7.維護(hù)簡(jiǎn)單，由于部件少，運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)機(jī)械接觸，從而大大降低了零部件的磨損，只需很少甚至無(wú)需維護(hù)，使用壽命更長(zhǎng)。

直線(xiàn)電機(jī)缺點(diǎn)：

以上特點(diǎn)可以看出直線(xiàn)電機(jī)具有作為伺服電機(jī)的全部特性，有著回轉(zhuǎn)式電機(jī)無(wú)可比的卓越性能。然而任何事物都具有兩面性，直線(xiàn)電機(jī)也有其缺點(diǎn)。首先直線(xiàn)電機(jī)端部磁場(chǎng)的畸變影響到行波磁場(chǎng)的完整性，使直線(xiàn)電機(jī)損耗增加，推力減少，而且存在較大的推力波動(dòng)，這就是直線(xiàn)電機(jī)特有的"端部效應(yīng)（Edge Effect），直線(xiàn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了端部效應(yīng)是不可避免的。其次直線(xiàn)電機(jī)的控制難度大，因?yàn)樵陔姍C(jī)的運(yùn)行過(guò)程中負(fù)載（如工件重量、切削力等）的變化、系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)和各種干擾（如摩擦力等），包括端部效應(yīng)都直接作用到電機(jī)上，沒(méi)有任何緩沖或削弱環(huán)節(jié)，如果控制系統(tǒng)的魯棒性不強(qiáng)，會(huì)造成系統(tǒng)的失穩(wěn)和性能的下降。其他缺點(diǎn)包括安裝困難、需要隔磁、效率低、成本高等。

直線(xiàn)電機(jī)模組核心組成：
直線(xiàn)電機(jī)（動(dòng)定子）
直線(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器
導(dǎo)軌（精度高，不易變形，性?xún)r(jià)比高）
光柵尺或磁柵尺（高分辨率，安裝方便，性?xún)r(jià)比高）

機(jī)械設(shè)計(jì)及加工件

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