直線(xiàn)電機目前具有廣泛的應用前景。但也得注意到直線(xiàn)電機本身還有一些問(wèn)題沒(méi)有得到很好解決,在機床進(jìn)給系統中使用直線(xiàn)電機時(shí),要充分發(fā)揮直線(xiàn)電機的優(yōu)越性。我們在直線(xiàn)電機設計、 制造、控制、裝配過(guò)程中要解決以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。
直線(xiàn)電機的散熱問(wèn)題:直線(xiàn)電機本身由于結構簡(jiǎn)單,其散熱效果還是比較好的。但是,當直線(xiàn)電機用于機床時(shí),由于其通常只能安裝在機床內部,散熱比較困難,而且直線(xiàn)電機的繞組、鐵芯就處在機床導軌附近,將嚴重引起機床導軌熱變形,所以機床進(jìn)給系統采用直線(xiàn)電機驅動(dòng)后,有時(shí)需要采取風(fēng)冷或循環(huán)水冷等冷卻措施。直線(xiàn)電機的效率和功率:與同容量旋轉電機相比,直線(xiàn)電機的效率和功率因數要低,尤其在低速時(shí)更加明顯。這個(gè)問(wèn)題要從兩方面來(lái)考慮。一方面,作為一個(gè)直線(xiàn)電機伺服進(jìn)給系統,由于省去了中間機械傳動(dòng)環(huán)節,可大大減少機械摩擦和系統的彈性變形,其運動(dòng)質(zhì)量、運動(dòng)慣量也減少,從而使能量損耗大大減少,有可能使系統的總效率比采用旋轉電機的系統的效率還要高。 另一方面,在直線(xiàn)電機的設計、制造過(guò)程中,要采取各種措施來(lái)提高直線(xiàn)電機的性能,特別要注意降低端部效應的影響。
直線(xiàn)電機的法向電磁吸力:直線(xiàn)電機除產(chǎn)生平行于運動(dòng)方向的電磁推力外,還會(huì )在初 級與次級間產(chǎn)生一個(gè)垂直于進(jìn)給運動(dòng)方向的法向磁吸力,在進(jìn)行機床結構設計時(shí),得要考慮到這個(gè)法向磁吸力。為保證推力平穩,直線(xiàn)電機的布局應盡量做成對稱(chēng)結構。也可以將直線(xiàn)電機的初、次級與機床導軌副結合起來(lái)設計,利用初級與次級間的法向磁吸力來(lái)實(shí)現無(wú)機械接觸的磁懸浮導軌,變不利為有利。
直線(xiàn)電機的隔離防護:由于直線(xiàn)電機的磁場(chǎng)是敞開(kāi)式的,特別是同步式直線(xiàn)電機要在機床床身上安裝一排排強磁的磁鐵,而工件、床身和工具等均為磁性材料,很容易被直線(xiàn)電機的磁場(chǎng)吸住,使裝配工作很難進(jìn)行。 特別是磁性切屑和空氣中的磁性塵埃一旦被吸入直線(xiàn)電機的初級與次級之間不大的氣隙中,就會(huì )造成堵塞,電機就無(wú)法工作。因此,在機床進(jìn)給系統中,不管采用的是同步式還是感應式直線(xiàn)電機,都應采取有效的隔磁防護措施。
直線(xiàn)電機的控制技術(shù):直線(xiàn)電機進(jìn)給系統雖然消除了中間傳動(dòng)機構的彈性變形、間隙、摩擦等因素對系統精度的影響,但直線(xiàn)電機傳動(dòng)控制只能采用全閉環(huán)控制,這就使得各種干擾不經(jīng)過(guò)任何中間環(huán)節的衰減而直接傳到直線(xiàn)電機上,加大了伺服控制的難度。用軟件和微電子器件取代機械部件有可能獲得更高的性能和經(jīng)濟效益。為了解決直線(xiàn)電機的控制問(wèn)題,近年來(lái)的研究成果可以分為兩個(gè)方面:一是采用矢量控制技術(shù)、變頻調速器、PID控制器等已有成熟的控制技術(shù);二是研究適用于直線(xiàn)電機的控制理論和控制技術(shù)。隨著(zhù)自動(dòng)控制技術(shù)與微計算機技術(shù)的發(fā)展,直線(xiàn)電機的控制方法會(huì )越來(lái)越多。然而,要在高速、 精密機床進(jìn)給系統中廣泛采用直線(xiàn)電機,在控制方面還有許多工作要做。