直线电机驱动的进给系统

发布日期：2011-11-25    兰生客服中心    浏览：2675

1．直线电机的工作原理

直线电机的工作原理与旋转电机相比，并没有本质的区别，可将其看作为将旋转电机沿圆周方向拉开展平的产物。如图8-8所示，对应于旋转电机的定子部分，称为直线电机的初级，而对应于旋转电机的转子部分，称为直线电机的次级。当多相交变电流通入多相对称绕组时，会在直线电机初级和次级之间的气隙中产生一个行波磁场，从而使初级和次级之间产生相对移动。当然，在初级和次级之间还存在垂直力，它可以是吸引力，也可以是推斥力。


 

 

图8-8 旋转电机展平为直线电

(a)旋转电机         (b)直线电机

 

直线电机有直流直线电机、步进直线电机和交流直线电机三大类，在机床上主要使用交流直线电机。在励磁方式上，交流直线电机又可分为永磁（同步）式和感应（异步）式两种。由于感应式直线电机在不通电时没有磁性，有利于机床的安装、使用和维护，其性能也已接近永磁式直线电机的水平，因而其在机械行业的应用受到欢迎。



在结构上，直线电机有如图8-9所示的短次级和短初级两种形式。为减小发热量和降低成本，一般采用图8-9b所示的短初级结构。



 

图8-9 直线电机的形式

(a)短次级         (b)短初级

 

   

2．直线电机驱动的进给系统特点

图8-10为感应式直线电机驱动的进给系统，它具有如下主要特点：

    1）速度高。由于工作台由电机直接驱动，没有中间的机械传动元件，因而可达到很高的进给速度，其值可达到80~180m/min；

    2）加速度大。由于直线电机结构简单、重量轻、响应速度快，因而可灵敏实现加速和减速，其加速度可达2~10g(g为重力加速度)；

    3）定位精度高。由于直线电机进给系统一般采用光栅尺作为工作台的位置测量元件，且为闭环控制，因而定位精度高，可达0.1~0.01μm；

4）行程不受限制。由于直线电机的次级是通过一段段连续拼接安装在机床床身上的，因而不论多长，初级(即工作台)都可到达，且对整个系统的刚度没有影响。

5）动态刚度高。由于系统在动力传动中没有低效率的中间传动部件，因而可获得很好的动态刚度。

　

图8-10 直线电机驱动的进给系统

1—次级冷却板   2—滚动导轨   3—初级冷却板   4—工作台

5—位置测量系统   6—初级   7—次级   8—床身

 

当然，直线电机在机床上的应用也存在一些问题，比如：当负荷变化大时，需要重新整定系统；用于垂直进给轴时，由于没有机械连接或啮合，需外加平衡块或制动器；磁铁（或线圈）对电机部件的吸力很大，应注意选择导轨和设计滑架。

3．直线电机的基本参数

直线电机的基本参数包括：电机的长度、宽度、高度、连续力和峰值力。表8-2列出了瑞士ETEL公司生产的LMA系列直线电机的型号和基本参数。

表8-2　瑞士ETEL公司生产的LMA系列直线电机的型号和基本参数































































































































































































































































型号
长

/mm
宽

/mm
高

/mm
连续力

（80oC）

N
连续力

（130oC）

/N
峰值力

/N
电机重

/Kg

LMA-11-030
200.2
61
54
128
172
369
2.2

LMA-11-050
200.2
81
56
204
272
615
3.4

LMA-11-070
200
101
56
278
370
861
4.6

LMA-11-100
200
131
58
386
513
1229
6.4

LMA-11-150
200
181
60
565
747
1844
9.3

LMA-11-200
200
231
60
741
980
2459
12.3

LMA-22-030
376.2
61
54
251
337
738
4.4

LMA-22-050
376.2
81
56
399
532
1230
6.6

LMA-22-070
376.2
101
56
541
720
1722
8.9

LMA-22-100
376.2
131
58
749
995
2460
12.3

LMA-22-150
376.2
181
60
1091
1446
3689
17.9

LMA-22-200
376.2
231
60
1430
1892
4919
23.7

LMA-33-030
552.2
61
54
374
502
1107
6.5

LMA-33-050
552.2
81
56
593
791
1845
9.8

LMA-33-070
552.2
101
56
803
1069
2583
13.2

LMA-33-100
552.2
131
58
1112
1477
3689
18.3

LMA-33-150
552.2
181
60
1617
2143
5534
26.6

LMA-33-200
552.2
231
60
2118
2802
7379
35.2

LMA-44-030
728.2
61
54
498
667
1476
8.6

LMA-44-050
728.2
81
56
787
1051
2460
13.1

LMA-44-070
728.2
101
56
1066
1419
3444
17.5

LMA-44-100
728.2
131
58
1474
1958
4920
24.2

LMA-44-150
728.2
181
60
2143
2839
7379
35.2

LMA-44-200
728.2
231
60
2805
3712
9839
46.6

　

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