直線(xiàn)電機的結構可以看作是將一臺旋轉電機沿徑向剖開(kāi),并將電機的圓周展開(kāi)成直線(xiàn)而形成的。其中定子相當于直線(xiàn)電機的初級,轉子相當于直線(xiàn)電機的次級,當初級通入電流后,在初級和次級之間的氣隙中產(chǎn)生行波磁場(chǎng),在行波磁場(chǎng)與次級永磁體的作用下產(chǎn)生驅動(dòng)力,從而實(shí)現運動(dòng)部件的直線(xiàn)運動(dòng)。
直線(xiàn)電機工作原理
設想把一臺旋轉運動(dòng)的感應電動(dòng)機沿著(zhù)半徑的方向剖開(kāi),并且展平,這就成了一臺直線(xiàn)感應電動(dòng)機。初級做得很長(cháng),延伸到運動(dòng) 所需要達到的位置,也可以把次級做得很長(cháng);既可以初級固定、次級移動(dòng),也可以次級固定、初級移動(dòng)。通入交流電后在定子中產(chǎn)生的磁通,根據楞次定律,在動(dòng)體的金屬板上感應出渦流。設引起渦流的感應電壓為E,金屬板上有電感L和電阻R,渦流電流和磁通密度將按費來(lái)明法則產(chǎn)生連續的推力F。
直線(xiàn)電機的特點(diǎn)
1. 高速響應。由于系統中直接取消了一些響應時(shí)間常數較大的,如絲杠等機械傳動(dòng)件,使整個(gè)閉環(huán)控制系統動(dòng)態(tài)響應性能大大提高,反應異常靈敏快捷。
2. 定位精度高。直線(xiàn)驅動(dòng)系統取消了由于絲杠等機械機構引起的傳動(dòng)誤差減少了插補時(shí)因傳動(dòng)系統滯后帶來(lái)跟蹤誤差。通過(guò)直線(xiàn)位置檢測反饋控制,即可大大提高機床的定位精度。
3. 傳動(dòng)環(huán)節的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動(dòng)滯后現象,同時(shí)提高了其傳動(dòng)剛度。
4. 速度快、加減速過(guò)程短。
5. 行程長(cháng)度不受限制。在導軌上通過(guò)串聯(lián)直線(xiàn)電機,就可以無(wú)限延長(cháng)其行程長(cháng)度。
6. 動(dòng)安靜、噪音低。由于取消了傳動(dòng)絲杠等部件的機械摩擦,且導軌又可采用滾動(dòng)導軌或磁墊懸浮導軌(無(wú)機械接觸),其運動(dòng)時(shí)噪音將大大降低。
7. 效率高。由于無(wú)中間傳動(dòng)環(huán)節,消除了機械摩擦時(shí)的能量損耗。
直線(xiàn)電機的應用
直線(xiàn)電機主要應用于三個(gè)方面:
1.應用于自動(dòng)控制系統,這類(lèi)應用場(chǎng)合比較多;
2.作為長(cháng)期連續運行的驅動(dòng)電機;
3.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。
U槽無(wú)刷直線(xiàn)電機可以直接驅動(dòng),無(wú)需將轉動(dòng)轉為線(xiàn)性運動(dòng),機械結構簡(jiǎn)單可靠。電機運行超平穩,無(wú)齒槽效應,動(dòng)態(tài)響應速度極快,慣量小,加速度可達20G,速度達到10-30m/s,低速1μm/s時(shí)運動(dòng)平滑,剛性高,結構緊湊,可選配直線(xiàn)編碼器做高精度位置控制,其位置精度取決于所選編碼器。
定子軌道可以按需要連接,因而理論上電機長(cháng)度不限。電機動(dòng)子與定子不接觸運動(dòng),沒(méi)有采用普通絲桿滾珠和皮帶等傳動(dòng)的磨損、卡死、背隙問(wèn)題,因此我們的直線(xiàn)電機可以達到免維護長(cháng)期工作。