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大族电机直线电机小科普
发布者:大族电机

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能,而不需要任何中间转换机构的传动装置。

直线电机的结构

直线电机可视为旋转电机沿径向剖开拉直演变而成。

 

沿径向剖开并拉直的旋转电机

大多数应用中,通常是永磁体保持静止,线圈绕组运动;但有时这种布置反过来会更有利并完全可以接受。在这两种情况中,基本电磁工作原理是相同的,并且与旋转电机完全一样。

直线电机的优点

直线电机系统不同于传统伺服电机+联轴器滚珠丝杠传动,直线电机系统直接与负载连接,通过伺服驱动器直接驱动电机与负载。直线电机直接驱动技术是当前高速精密制造领域最先进的技术之一,具有如下优点:

(1)高精度,直接驱动结构没有反向间隙,结构刚性高,系统的精度主要取决于位置检测元件,有合适的反馈装置可达亚微米级;
(2)加速度和速度大,我们在应用中已经实现20g的最大加速度和4.5m/s的最大速度;
(3)直线电机定子与动子无机械接触磨损,系统运动接触由直线导轨承担,传动部件少,运行平稳,噪音低,结构简单,维护简单甚至免维护,可靠性高,寿命长。
(4)直线电机定子采用模块化结构,运行行程理论上不受限制;
(5)运行速度范围宽,其速度范围从每秒几微米到数米。

直线电机常用类型

直线电机主要包括有铁芯电机和无铁芯电机两种类型,每种类型电机均具有取决于其应用的最有特征。

有铁芯平板直线电机

有铁芯电机的线圈绕在钢片上,以便通过单侧磁路,产生推力。

大族电机有铁芯平板电机包括自然冷却和水冷两种类型,水冷型额定推力最高达到8000N、峰值推力20000N。
有铁芯平板直线电机的优势:有铁芯结构,推力密度高;使用单边永磁体,成本低;可以做到良好的散热。
有铁芯平板直线电机的不足:有齿槽推力,导致速度波动;有铁芯使动子和定子存在不小于5倍于额定推力的磁吸力,需要注意安装。

U 型无铁芯直线电机

无铁芯电机包含一个动子线圈绕组,位于双排永磁体之间。因为线圈无铁芯,动子和永磁体之间没有吸引力和齿槽力。

大族U型直线电机开发了采用线圈绕组叠放的I型系列直线电机,相比T型绕组具有推力密度高(同样推力下体积更小)、散热性能好、结构强度高的优点。
无铁芯电机的优势:没有吸引力,固定气隙,易于对齐及安装;无齿槽效应,运行平稳;动子质量低,加速度大。
无铁芯电机的劣势:使用双边永磁体,成本高;相比有铁芯电机,推力一般不太大。

管型直线电机

动子是圆柱形结构。沿固定着磁场的圆柱体运动。这种电机是最初发现的商业应用但是不能使用于要求节省空间的平板式和U 型槽式直线电机的场合。圆柱形动磁体直线电机的磁路与动磁执行器相似。区别在于线圈可以复制以增加行程。典型的线圈绕组是三相组成的,使用霍尔装置实现无刷换相。推力线圈是圆柱形的,沿磁棒上下运动。这种结构不适合对磁通泄漏敏感的应用。必须小心操作保证手指不卡在磁棒和有吸引力的侧面之间。

  管状直线电机设计的一个潜在的问题出现在,当行程增加,由于电机是完全圆柱的而且沿着磁棒上下运动,唯一的支撑点在两端。保证磁棒的径向偏差不至于导致磁体接触推力线圈的长度总会有限制。

音圈电机

因其结构类似于喇叭的音圈而得名,具有高频响、高精度的特点。此类电机分为圆柱型音圈电机和摆动型音圈电机,也就是所谓的圆柱型直线电机。

直线电机的结构

主要包括定子、动子和直线运动的支撑轮三部分。为了保证在行程范围内定子和动子之间具有良好的电磁场耦合,定子和动子的铁心长度不等,定子可制成短定子和长定子两种形式。由于长定子结构成本高、运行费用高,所以很少采用。直线电动机与旋转磁场一样,定子铁心也是由硅钢片叠成,表面开有齿槽,槽中嵌有三相、两相或单相绕组,单相直线异步电动机可制成罩极式,也可通过电容移相。

  直线电机是将传统圆筒型电机的初级展开拉直,变初级的封闭磁场为开放磁场,而旋转电机的定子部分变为直线电机的初级,旋转电机的转子部分变为直线电机的次级。如果初级是固定不动的,次级就能沿着行波磁场运动的方向做直线运动,即可实现高速机床的直线电机直接驱动的进给方式,把直线电机的初级和次级分别直接安装在高速机床的工作台与床身上。由于这种进给传动方式的传动链缩短为0,被称为机床进给系统的“零传动”。

直线电机的工作原理

在直线电机中,相当于旋转电机定子的,叫初级;相当于旋转电机转子的,叫次级。初级中通以交流,次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。这时初级要做得很长,延伸到运动所需要达到的位置,而次级则不需要那么长,实际上,直线电机既可以把初级做得很长也可以把次级做得很长,既可以初级固定、次级移动也可以次级固定、初级移动。

  直线感应电动机是由旋转电动机演变而来。当一次侧的三相或多相绕组通入对称正弦交流电流时,会产生气隙磁场。当不考虑由于铁芯两端开断而引起的纵向边缘效应时,这个气隙磁场的分布情况与旋转电动机相似,沿着直线方向按正弦规律分布。
 

大族电机简介

深圳市大族电机科技有限公司是上市公司大族激光旗下全资控股子公司,集技术研发、生产和销售为一体的国家级高新技术企业。自2005年成立以来致力于直驱系统在国内的研发、推广、应用,得到了广大客户的支持和信赖,是国内直驱电机的领先者。其主营产品直线电机、力矩电机、工业平台、自动化设备等高科技产品实现了系列化、标准化和产业化,可广泛应用于工业激光设备行业、数控机床行业、电子半导体设备行业、精密检测仪器行业等领域。业务咨询热线:4000043668,欢迎您的来电!

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