直線電機工作原理

一.工作原理:

直線電機是一種通過將封閉式磁場展開為開放式磁場，將電能直接轉(zhuǎn)化為直線運動的機械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構的傳動裝置  
 
二.結(jié)構:

直線電機的結(jié)構可以看作是將一臺旋轉(zhuǎn)電機沿徑向剖開，并將電機的圓周展開成直線而形成的。其中定子相當于直線電機的初級，轉(zhuǎn)子相當于直線電機的次級，當初級通入電流后，在初次級之間的氣隙中產(chǎn)生行波磁場，在行波磁場與次級永磁體的作用下產(chǎn)生驅(qū)動力，從而實現(xiàn)運動部件的直線運動。 近幾年來，世界上一些發(fā)達國家開始將直線電機技術應用于數(shù)控機床直線運動驅(qū)動系統(tǒng)中，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的伺服電機+滾珠絲杠副驅(qū)動系統(tǒng)，取得了巨大的成功。  
 
直線電機和傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機+滾珠絲杠運動系統(tǒng)的比較
 
在機床進給系統(tǒng)中，采用直線電動機直接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電機傳動的最大區(qū)別是取消了從電機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環(huán)節(jié)，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為"零傳動"。正是由于這種"零傳動"方式，帶來了原旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動方式無法達到的性能指標和優(yōu)點。

1.高速響應 由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應時間常數(shù)較大的機械傳動件（如絲杠等），使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應性能大大提高，反應異常靈敏快捷。

2. 精度 直線驅(qū)動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機械機構產(chǎn)生的傳動間隙和誤差，減少了插補運動時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。

3. 動剛度高 由于"直接驅(qū)動"，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象，同時也提高了其傳動剛度。

4. 速度快、加減速過程短 由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車（時速可達500Km/h），所以用在機床進給驅(qū)動中，要滿足其超高速切削的最大進個速度（要求達60～100M/min或更高）當然是沒有問題的。也由于上述"零傳動"的高速響應性，使其加減速過程大大縮短。以實現(xiàn)起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停?？色@得較高的加速度，一般可達2～10g（g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g。

5. 行程長度不受限制 在導軌上通過串聯(lián)直線電動機，就可以無限延長其行程長度。
6. 運動動安靜、噪音低 由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌（無機械接觸），其運動時噪音將大大降低。

7. 效率高 由于無中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦時的能量損耗，傳動效率大大提高。