摘要:介绍了伺服用直线电动机的原理、品种、结构、运用范畴和KOLLMORGEN及BALDOR公司的部分产品直线电机的典型参数,可供新的主动化设备研制过程中运用直线伺服电机时参阅。

  一般直线运动是由沟通旋转电机和传动带、齿条及齿轮组织组合来完结的。若运用直接驱动的直线电机,把操控目标和电机做成一体化结构,这与一般的旋转电机比较,在精度、快速性、耐久性等方面有着十分显着的优势。直线伺服电机是将输入信号电压转变为动子的位移或速度的输出,动子的行程方向和速度的巨细随信号电压的方向和巨细的改变而改变,并能带动必定巨细的负载,在主动操控体系中可作为一种驱动履行元件。

  直线电机从作业原理上讲,与旋转电机是共同的。它相当于把旋转电机的定子和转子按圆柱面展开成平面,成为直线电机的定子和动子,见下页图1(以永磁直流旋转电机演化为永磁直流直线电机为例)。

  直线电机一般可分为直线感应电机(LIM),直线直流电机(LDM),直线步进电机(LPM)和直线同步电机(LSM)。其间直线直流、步进、同步电机被用作伺服电机。

  直线感应电动机多用在大推力,长行程的场合,如主动转移设备,物料转移体系,主动门以及悬浮列车。

  图2所示为BALDOR公司的沟通直线感应电动机的初级。合作实心钢(或实心钢导电板)结构,可构成直线驱动体系。其特点是:大推力,15%作业循环时可达2225N,加速度可达1g,速度随电源频率的添加而添加,60Hz时6.85m/s,无触摸,免保护,无限制长行程。电机的构成还有一种筒型结构,如图3。

  直线直流电机的初级选用直流激磁,次级选用永磁体,选用电流操控电机的速度,电机的伺服性好,合作方位检测反应和专用的芯片,定位精度可达μm级,它的典型运用是用作音圈电机,这种电机具有喇叭状的辐射状磁场。音圈绕制方向与磁场方向笔直,音圈通电后发生推进音圈运动的电磁推力,使音圈做直线运动,大多数都用在绘图仪、打印机、毛线所示是BALDOR出产的直流有刷直线伺服电机,它的定位精度可达8.3μm,重复定位差错在1μm以内。

  直线步进电动机是由旋转步进电动机演化而来的。它将输入的电脉冲信号直接转换成相应的微步直线运动。直线步进电机的驱动操控开展十分敏捷,专用的集成电路芯片被广泛选用。它首要

  直线同步电机的速度与电源频率从始至终坚持精确的同步联系,操控电源的频率就能操控电机的速度。伴随着永磁资料功能的逐渐的进步和运用技术的继续不断的开展,电动机渐渐的变多选用永磁资料。直线永磁同步电机以其高可靠性和高功率等优势而备受喜爱。它在推力、速度、定位精度,功率等方面比直线感应电动机和直线步进电动机具有更多的长处,是一种十分适宜的直线伺服电动机。直线同步电动机分为无铁心型和有铁心型。图6-1所示为KOLLMORGEN出产的无铁心永磁同步直线电机,它具有无齿槽效应,无吸力,加速度大的长处,其峰值推力800N,在速度小于1μm/s时仍能滑润运动。图6-2为BALDOR出产的无铁心永磁同步直线电机,它选用闭环体系,峰值推力达2300N,加速度10g,定位精度可达2.5μm,重复定位差错小于1μm.

  图6-3所示为KOLLMORGEN出产的有铁心永磁同步直线电机,它具有极高的力密度和电动机常数,其峰值推力和接连推力均可到达8000N。电机自身选用削弱齿槽效应的专利技术,可减小不将磁体斜置时发生的齿槽效应。图6-4为BAL2DO

  在工业主动化范畴,直线电机在工业机器人,机床及各种需求直线运动的机械设备中都有运用,如数字操控机床的直线进给行程较短,一般不超越几百毫米,在很高的进给速度下,只要瞬间到达设定的高速状况和在高速下瞬时精确中止运动,这样的场合,直线伺服电动机最适用。运用的典型比如是美国Ingersoll铣床公司出产的高速卧式加工中心HVM800和X,Y,Z轴均选用永磁式同步直线m/min,加速度a=(1-1.5)g.日本三井精机公司出产的高速东西磨床,Z轴上下移动选用的直线次/min,最高加速度为2.3g,加工功率进步2～3倍。德国西门子公司的永磁式直线同步电动机最大移动速度可达200m/min,最大推力可达6600N,最大位移为504mm,适用目标为高速铣床,曲轴车床,超精细车床,磨床等。还有德国MOOG公司的新产品DDV系列中选用直线力电机驱动的液压份额操控阀。