軸棒式直線電機(jī)

來源: 發(fā)布時(shí)間:2023-02-22

超高速加工和超精密加工成為未來機(jī)床業(yè)發(fā)展的兩個主題,傳統(tǒng)的機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)是“旋轉(zhuǎn)電機(jī)+滾珠絲杠”機(jī)構(gòu)。這種驅(qū)動系統(tǒng)涉及的中間部件多,運(yùn)動慣量大,而且滾珠絲杠本身俱有物理局限性,因此產(chǎn)生的線性速度、加速度及定位精度均有限,不能滿足超高速、高精密加工的需要。目前對高的要求數(shù)控機(jī)床均采用直線電機(jī),它直接產(chǎn)生直線運(yùn)動,結(jié)構(gòu)簡潔,運(yùn)動慣量小,系統(tǒng)剛度高,快速響應(yīng)特性好,高速情況下能實(shí)現(xiàn)精密定位,產(chǎn)生推力大,尤其運(yùn)動速度、加速度高于滾珠絲杠的若干倍,工作行程可以無限長,維護(hù)少、壽命長。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)分析了直線電機(jī)需要克服的常見問題。絕熱與散熱問題永磁直線電機(jī)運(yùn)行時(shí),由于銅損和鐵損,線圈會發(fā)熱,帶來幾個負(fù)面影響:對線圈絕緣層造成老損或破壞。對直線電機(jī)控制技術(shù)的研究基本上可以分為三個方面。軸棒式直線電機(jī)

軸棒式直線電機(jī),直線電機(jī)

在工業(yè)與自動化中的應(yīng)用由于直線電機(jī)有其自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),因此在機(jī)械設(shè)備和機(jī)床中的機(jī)電一體化方面得到廣泛應(yīng)用,如直線電機(jī)驅(qū)動的沖床,電磁錘、螺旋壓力機(jī)、電磁打箔機(jī)、壓鑄機(jī)和型材軋制牽引機(jī)等。在機(jī)械加工機(jī)床中用于往復(fù)運(yùn)動的動力源—直線電磁驅(qū)動裝置在車銑、刨、磨、插、鋸、拉等機(jī)床中得到應(yīng)用,替代傳統(tǒng)機(jī)械傳動裝置。在激光機(jī)械、半導(dǎo)體制造設(shè)備上也應(yīng)用了直線電機(jī)驅(qū)動的X-Y工作臺。以及用于組合機(jī)床自動化生產(chǎn)機(jī)床間直線電機(jī)驅(qū)動傳送線,用于浮法玻璃生產(chǎn)線上的熔融金屬攪拌器。用于電網(wǎng)中的直線電機(jī)驅(qū)動真空斷路器,用于選礦的直線電機(jī)鐵磁分離器。用于冶金工業(yè)中的電磁泵、液態(tài)金屬攪拌器。用于紡織工業(yè)中的直線電機(jī)驅(qū)動的電梭子、割麻裝置以及各種自動化儀表和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。直線電機(jī)啟動器直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)至今已越來越成熟。

軸棒式直線電機(jī),直線電機(jī)

直線電機(jī)明確顯示動子的內(nèi)部繞組.磁鉄和磁軌.動子是用環(huán)氧材料把線圈壓成的。而且,磁軌是把磁鐵固定在鋼上。直線電機(jī)經(jīng)常簡單描述為旋轉(zhuǎn)電機(jī)被展平,而工作原理相同。動子是用環(huán)氧材料把線圈壓縮在一起制成的;磁軌是把磁鐵(通常是高能量的稀土磁鐵)固定在鋼上。電機(jī)的動子包括線圈繞組,霍爾元件電路板,電熱調(diào)節(jié)器(溫度傳感器監(jiān)控溫度)和電子接口。在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中,動子和定子需要旋轉(zhuǎn)軸承支撐動子以保證相對運(yùn)動部分的氣隙。同樣的,直線電機(jī)需要直線導(dǎo)軌來保持動子在磁軌產(chǎn)生的磁場中的位置。和旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的編碼器安裝在軸上反饋位置一樣,直線電機(jī)需要反饋直線位置的反饋裝置--直線編碼器,它可以直接測量負(fù)載的位置從而提高負(fù)載的位置精度。

直線電機(jī)在做高速直線運(yùn)動的時(shí)候,速度是否有限制?一般情況下,速度的受供電電壓、導(dǎo)軌、反饋元件、分辨率和采樣率以及電機(jī)參數(shù)的限制。在速度方面,對于直接驅(qū)動的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)直線電機(jī)具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。直線電機(jī)限速與這幾個因素有關(guān)。首先是電源電壓,一般采用直線電機(jī)作為電機(jī),反電勢會抵消母線電壓,從而限制速度。提高電壓可以提高電機(jī)的極限轉(zhuǎn)速。其次就是鐵芯材料,同步速度等于兩倍極距與頻率的乘積,當(dāng)極距一定時(shí),高速意味著電流勵磁頻率更高,而高頻帶來更多的損耗,增加熱量,而一般采用硅鋼片在設(shè)計(jì)上限制在一定的頻率范圍內(nèi)使用。,系統(tǒng)其它部件,在高速應(yīng)用系統(tǒng)中,應(yīng)充分考慮各部件的特點(diǎn)。因此,直線電機(jī)對于不同的應(yīng)用場合進(jìn)行不同的設(shè)計(jì),主要由以下幾個因素(有一定電壓時(shí))。1、合理的極距設(shè)計(jì),以滿足一定頻率以下的比較高轉(zhuǎn)速要求,限制鐵損加熱。2、合理的繞組設(shè)計(jì),根據(jù)轉(zhuǎn)速要求設(shè)計(jì)電機(jī)的力常數(shù)、電阻、電感,以滿足電源電壓在比較高的轉(zhuǎn)速下的需求。3、加強(qiáng)冷卻,直線電機(jī)的轉(zhuǎn)速可在提高加熱后進(jìn)一步提高。因此,在理論上,如果沒有空間、電壓等性能參數(shù)的限制,電機(jī)本體的設(shè)計(jì)就不是對轉(zhuǎn)速要求的難點(diǎn)。但在實(shí)際應(yīng)用中,要求比較復(fù)雜。和旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的編碼器安裝在軸上反饋位置一樣,直線電機(jī)需要反饋直線位置的反饋裝置--直線編碼器。

軸棒式直線電機(jī),直線電機(jī)

正如旋轉(zhuǎn)伺服電動機(jī)的編碼器安裝在軸上的反饋位置,直線電機(jī)需要反饋直線位置的反饋裝置——直線編碼器,它能直接測量負(fù)載位置,從而提高負(fù)載定位精度。定子演化的一面稱為初級面,轉(zhuǎn)子演化的一面稱為次級面。當(dāng)應(yīng)用時(shí),初級和次級被加工成不同的長度,以確保初級和次級在所需的行程范圍內(nèi)保持耦合。直線型電動機(jī)可分為短初級長次級和長初級短次級。從制造成本、運(yùn)營成本看,目前普遍采用短端長端策略。線性電機(jī)的工作原理類似于旋轉(zhuǎn)電機(jī)。就拿直線異步電動機(jī)來說,初級繞組通入交流電源,便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場,次級在行波磁場下切割,將感應(yīng)出電動勢,并產(chǎn)生電流,此電流通過氣隙中的磁場相作用產(chǎn)生電磁推力。若初定,則二次推力作直線運(yùn)動;若相反,則初定作直線運(yùn)動。直線電機(jī)無需任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。磁懸浮直線電機(jī)

完成直線運(yùn)動只需電機(jī)無需齒輪,聯(lián)軸器或滑輪,對很多應(yīng)用來說很有意義的。軸棒式直線電機(jī)

高速磁懸浮列車磁懸浮列車是直線電機(jī)實(shí)際應(yīng)用的典型的例子,美、英、日、法、德、加拿大等國都在研制直線懸浮列車,其中日本進(jìn)展快。直線電機(jī)驅(qū)動的電梯世界上臺使用直線電機(jī)驅(qū)動的電梯是1990年4月安裝于日本東京都豐島區(qū)萬世大樓,該電梯載重600kg,速度為105m/min,提升高度為22.9m。由于直線電機(jī)驅(qū)動的電梯沒有曳引機(jī)組,因而建筑物頂?shù)臋C(jī)房可省略。如果建筑物的高度增至1000米左右,就必須使用無鋼絲繩電梯,這種電梯采用高溫超導(dǎo)技術(shù)的直線電機(jī)驅(qū)動,線圈裝在井道中,轎廂外裝有高性能永磁材料,就如磁懸浮列車一樣,采用無線電波或光控技術(shù)控制。軸棒式直線電機(jī)

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