從機(jī)床到傳送帶解決方案，各種工業(yè)系統(tǒng)和設(shè)備都需要直線運(yùn)動(dòng)。連接到合適的機(jī)械驅(qū)動(dòng)部件入滾珠絲桿等的傳統(tǒng)電機(jī)通常能實(shí)現(xiàn)這種直線運(yùn)動(dòng)。但是，如果有一個(gè)概念可以通過(guò)使用直接驅(qū)動(dòng)來(lái)提高直線運(yùn)動(dòng)的效率呢？

嗯，確實(shí)有。在過(guò)去的二十年里，直線電機(jī)在整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域穩(wěn)步提升著市場(chǎng)份額。對(duì)于那些想了解更多信息的人，請(qǐng)繼續(xù)閱讀。

直線電機(jī)是如何工作的？

直線電機(jī)提供與負(fù)載的直接耦合，這種直接驅(qū)動(dòng)原理依賴于使用磁力沿永磁體軌道移動(dòng)線圈單元。 為了幫助可視化這種配置，想象一種電磁“齒條和小齒輪”，其中小齒輪是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，齒條是靜態(tài)永磁體。線圈和永磁軌道之間發(fā)生的吸引力和排斥力是產(chǎn)生所需運(yùn)動(dòng)的原因。

交流三相電流流過(guò)線圈以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)（也就是在直線電機(jī)的“平移”）電磁場(chǎng)。該電磁場(chǎng)與永磁體相互作用，產(chǎn)生的力最終導(dǎo)致電能高效率地轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能。電流變化的速度控制著運(yùn)動(dòng)的速度，而電流的安培數(shù)決定了產(chǎn)生的推力大小。

直線電機(jī)在運(yùn)行中與旋轉(zhuǎn)電機(jī)沒(méi)有什么不同，但在某種程度上可以看到旋轉(zhuǎn)電機(jī)被打開后在平面上展開。具有永磁體的轉(zhuǎn)子實(shí)際上成為直線電機(jī)的靜止部分，而定子（帶有線圈繞組）則成為運(yùn)動(dòng)部分。

三分鐘視頻了解直線電機(jī)如何工作：

直線電機(jī)主要優(yōu)勢(shì)：

直線電機(jī)的主要優(yōu)勢(shì)之一是消除了傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的“彈性”傳動(dòng)部件，例如齒輪箱和聯(lián)軸器，這些部件可能導(dǎo)致間隙和運(yùn)動(dòng)/共振誤差等問(wèn)題。因此，直線電機(jī)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的帶寬和剛度可以更高，從而支持更好的可重復(fù)性和準(zhǔn)確性。

另一個(gè)顯著的好處是消除了對(duì)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的需求，例如滾珠絲杠、皮帶和滑輪、蝸輪驅(qū)動(dòng)以及齒條和小齒輪系統(tǒng)，傳統(tǒng)電機(jī)需要這些額外的輔助件來(lái)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。因此，直線電機(jī)即使在高速下也能提供更高的效率和位置精度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)非常平滑的速度調(diào)節(jié)。

與有刷電機(jī)相比，直接驅(qū)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)部件之間不發(fā)生接觸。由于沒(méi)有機(jī)械磨損，機(jī)器用戶享有卓越的可靠性和使用壽命。與傳統(tǒng)解決方案相比，TCO（總擁有成本）也有所降低。

另一個(gè)重要的考慮因素是空間。由于直線電機(jī)的運(yùn)動(dòng)部分直接與負(fù)載耦合，因此可以節(jié)省空間并簡(jiǎn)化機(jī)器設(shè)計(jì)，這對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員和用戶來(lái)說(shuō)都是一大優(yōu)勢(shì)。

選型的主要參數(shù)：

在為特定應(yīng)用選擇直線電機(jī)時(shí)，需要牢記許多因素，包括機(jī)器或系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求。諸如占空比、峰值力和最大速度等工藝參數(shù)通常會(huì)受到關(guān)注。

有兩種主要類型的直線電機(jī)可供選擇。任何需要非常精確的運(yùn)動(dòng)或非常高的加速度的輕負(fù)載應(yīng)用優(yōu)先選擇無(wú)鐵芯直線電機(jī)。然而，對(duì)于需要高占空比的應(yīng)用，有鐵芯直線電機(jī)會(huì)產(chǎn)生更大的連續(xù)力。

有鐵芯直線電機(jī)：

有鐵芯直線電機(jī)的設(shè)計(jì)將線圈繞組安裝在鐵疊片堆內(nèi)，以放大產(chǎn)生的電磁通量。這種直線電機(jī)的尺寸提供了極高的連續(xù)力和良好的散熱性，使其成為涉及大負(fù)載的應(yīng)用的理想選擇，常用于機(jī)床中，例如執(zhí)行銑削、車削、壓制、成型和激光切割操作的機(jī)床，以及紡織生產(chǎn)機(jī)械。

許多工程師都覺(jué)得有鐵芯直線電機(jī)有一個(gè)缺點(diǎn)是齒槽效應(yīng)，不同于傳統(tǒng)電機(jī)，直線電機(jī)的齒槽效應(yīng)，是由于（通過(guò)永磁體）對(duì)磁性材料（如鐵）產(chǎn)生波動(dòng)的吸引力而發(fā)生的。電機(jī)必須改變其推力以克服這些位置，從而導(dǎo)致不順暢的“齒槽”運(yùn)動(dòng)。

然而，現(xiàn)代解決方案及其優(yōu)化的鐵芯設(shè)計(jì)大大改善了這一歷史問(wèn)題，以提供低齒槽效應(yīng)。例如，一些直線電機(jī)的磁鐵與運(yùn)動(dòng)方向不正交，而是設(shè)置了一個(gè)小傾斜角，這有助于使運(yùn)動(dòng)充分平滑，以應(yīng)對(duì)大量常見的工業(yè)應(yīng)用。

無(wú)鐵芯直線電機(jī)

在無(wú)鐵芯直線電機(jī)中，線圈單元和磁軌之間沒(méi)有吸引力或齒槽效應(yīng)。因此，無(wú)鐵芯變體可以提供無(wú)波動(dòng)力、高精度、恒定線性力以及高速度和加速度。此外，在 95% 的情況下，無(wú)鐵芯直線電機(jī)通過(guò)移動(dòng)較輕的線圈單元來(lái)工作，這有助于實(shí)現(xiàn)更高的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)和恒定速度。無(wú)鐵芯變體的極薄形狀也很有好處，因?yàn)樗鼮闄C(jī)器制造商提供了靈活的安裝選項(xiàng)。

這種直線電機(jī)的潛在應(yīng)用廣泛而多樣，本質(zhì)上是任何以高速和高精度移動(dòng)小質(zhì)量的機(jī)器或系統(tǒng)都可以使用，例如半導(dǎo)體制造解決方案、測(cè)試機(jī)器、顯微鏡或檢查臺(tái)，以及用于醫(yī)療或生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化設(shè)備等。

結(jié)論

近年來(lái)直線電機(jī)的使用率飆升的原因有很多。這種類型的電機(jī)不僅可以在很大速度范圍內(nèi)提供強(qiáng)大的力，而且它在更廣泛的尺寸范圍內(nèi)，使其很容易適應(yīng)大多數(shù)應(yīng)用，選擇直線電機(jī)將為機(jī)床制造商和其他用戶提供高效且有效的無(wú)齒輪組件。

對(duì)于與特定應(yīng)用場(chǎng)景內(nèi)直線電機(jī)選擇建議，請(qǐng)聯(lián)系德瑪特客服，我們將提供完整系統(tǒng)集成解決方案。這個(gè)因素很重要，因?yàn)闄C(jī)器制造商不僅要考慮直線電機(jī)，還要考慮直線編碼器（用于反饋）和伺服驅(qū)動(dòng)器，它們應(yīng)該具有相同的高規(guī)格水平，以確保精確、平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)。