直線伺服電動(dòng)機(jī)

直線電動(dòng)機(jī)是一種把電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。它具有傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)電設(shè)備所不能達(dá)到的高效節(jié)能、高精度的特點(diǎn)。它能夠有效地克服使用傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)時(shí)，機(jī)械轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)固有的傳動(dòng)鏈條體積大、效率低、能耗高、精度差、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。

直線伺服電動(dòng)機(jī)可以認(rèn)為是旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)方面的一種變形，它是將傳統(tǒng)圓筒型電動(dòng)機(jī)的定于剖開拉直，變定子永磁鐵的封閉磁場為開放磁場，并根據(jù)不同行程的需求拼接而成，而動(dòng)子（運(yùn)動(dòng)部）線圈的纏繞方式發(fā)生變化。在電動(dòng)機(jī)動(dòng)子的三相繞組中通入三相對稱正弦電流后，產(chǎn)生氣隙磁場，其氣隙磁場的分布情況與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)相似，是沿展開的直線方向呈正弦波分布的。當(dāng)三相電流隨時(shí)間變化時(shí)，氣隙磁場按定向相序沿直線移動(dòng)，是平移的，稱為行波磁場。當(dāng)動(dòng)子（運(yùn)動(dòng)部）線圈的電流和氣隙磁場相互作用便產(chǎn)生了電磁推力時(shí)，由于定子是固定不動(dòng)的，動(dòng)子就順著行波磁場運(yùn)動(dòng)的方向做直線運(yùn)動(dòng)。

直線電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于3個(gè)方面：一是應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)，這類應(yīng)用場合比較多；二是作為長期連續(xù)運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；三是應(yīng)用在需要短時(shí)間、短距離內(nèi)提供巨大的直線運(yùn)動(dòng)能的裝置中。

下面簡單介紹目前貼片行業(yè)常用的兩種直線電動(dòng)機(jī)。

（1）定子永磁鐵直線電動(dòng)機(jī)

簡化結(jié)構(gòu)如圖1所示，實(shí)物圖如圖2所示。

圖1 簡化結(jié)構(gòu)圖

圖2 實(shí)物圖

特點(diǎn)：
①成本高；
②提供持續(xù)的推力而不受動(dòng)子位置的影響；
③高效率，低噪聲；
④高推重比。
應(yīng)用代表：環(huán)球儀器（5588）、西門子、松下和HITACH等。

（2）VRM直線電動(dòng)機(jī)

圖3是環(huán)球儀器VRM電動(dòng)機(jī)實(shí)物圖。

圖3 環(huán)球儀器VRM電動(dòng)機(jī)實(shí)物圖

VRM電動(dòng)機(jī)的定子采用的是硅鋼疊片（如圖4所示），動(dòng)子由兩片“C”型磁鐵組成。

圖4 采用硅鋼疊片的定子

特點(diǎn)：
①成本低；
②提供持續(xù)的推力而不受動(dòng)子位置的影響：
③高效率，散熱快，低噪聲；
④體積大，高推重比，能驅(qū)動(dòng)很大的負(fù)荷。
應(yīng)用代表：環(huán)球儀器Genesis系列。

（3）直線電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)

總體上講，直線電動(dòng)機(jī)與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)相比，主要有如下幾個(gè)特點(diǎn)。

①結(jié)構(gòu)簡單：由于直線電動(dòng)機(jī)不需要把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)的附加裝置（如滾珠絲桿、同步帶／帶輪和聯(lián)軸器），因而使得系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)大為簡化，重量和體積大為下降，如定子永磁鐵直線電動(dòng)機(jī)。

②定位精度高：在需要直線運(yùn)動(dòng)的地方，直線電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)直接傳動(dòng)，因而可以消除中間環(huán)節(jié)所帶來的各種定位誤差，故定位精度高，采用伺服控制時(shí)，便可大大地提高整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。

③反應(yīng)速度快，靈敏度高，隨動(dòng)性好：直線電動(dòng)機(jī)容易做到其動(dòng)子用磁懸浮支撐，因而使得動(dòng)子和定子之間始終保持一定的空氣隙而不接觸，這就消除了定、動(dòng)子間的接觸摩擦阻力，因而大大地提高了系統(tǒng)的靈敏度、快速性和隨動(dòng)性。

④工作安全可靠，壽命長：直線電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無接觸傳遞力，機(jī)械摩擦損耗幾乎為零，所以故障少，免維修，因而工作安全可靠，壽命長。

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