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1、32Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineVo.l22No.112005机电工程2005年第22卷第11期直线电机在现代制造业设备中的应用胡幸鸣,许孔扬(浙江机电职业技术学院,浙江杭州310053)摘要:分析直线电机的特点,阐述国内外多种先进制造业设备中直线电机最新应用情况及今后发展方向。关键词:直线电机;制造业设备;高速加工;精密加工中图分类号:TM359.4文献标识码:B文章编号:1001-4551(2005)011-0032-04TheApplicat
2、ionofLinearMotorsinAdvancedManufacturingEquipmentsHUXingming,XUKongyang(ZhejiangInstituteofMechanical&ElectricalEngineering,Hangzhou310053,China)Abstract:Characteristicoflinearmotorswasanalyzed.Novelapplicationsanddevelopmentsoflinearmotorsinadvancedmanufacturingequip
3、mentsweredescribed.Keywords:linearmotor;manufacturingequipments;highspeedmachining;precisioncutting近年来,随着航天航空、微电子等高技术行业的不断发展,对制造设备的加工质量和运动定位精度等提出了更高的要求。直线电机作为一种将电能直接转化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,与传统传动方式相比,在速度、精1.次级2.初级3.行波磁场度等方面有明显的优势,因此,直线电机现代制造业图1直线电机工作原理设备中发挥了重要的作用
4、。制对象作直线运动,因而具有独特的优点:1直线电机在制造业设备中应用的优势(1)中间环节部件少及磨损小等,对给定路径在结构上,直线电机相当于旋转电机在顶上沿可高速实现高精度跟踪与定位。系统维护简单,可径向剖开并将其圆周拉直,其工作原理与旋转电机靠性好,寿命长。类似,也是利用电磁作用将电能转换成为运动动(2)系统简单,运动惯量小,系统刚度高,快速能。但是在气隙中产生的磁场不是旋转的,而是沿响应特性好,有比传统旋转电动机大得多的加、减速直线方向呈正弦分布、平移的,被称为行波磁场。度。由于不会象旋转电机那样受到离心力的作用,其工作原理如图1
5、所示。次级导条在行波磁场切割因而直线速度可以不受限制。磁力线,将感应电动势产生电流,电流和磁场相互(3)产生推力大(可达22000N),其运动速度、作用就产生电磁推力,如果初级是固定的,那么次加速度高于滚珠丝杠的若干倍,工作行程可以无限级就沿行波磁场运动的方向作直线运动。长,进给行程长度不受限制。在传动功能上,直线电机打破了传统旋转电(4)结构简单,依靠电磁推力驱动,故运动安机+滚珠丝杠把机械旋转运动变换成机械直线运静,噪声低,从而改善工作环境。动的形式,它不需要任何中间环节可直接驱动被控直线电机具有结构简单、无接触、无磨损、噪声收
6、稿日期:2005-08-15修订日期:2005-09-13基金项目:浙江省教育厅科研计划项目(20050449)。作者简介:胡幸鸣(1956-),女,浙江永康人,副教授,研究方向:电机及控制技术。机电工程2005年第22卷第11期Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineVo.l22No.11200533低、速度快、精度高等优势,从而使直线电机成为现广东工业大学开发了感应直线电机驱动的高速代制造业设备中的理想驱动部件。加工中心GD-3型,额定进给力2000N,最
7、高速度达100m/min,定位精度达4m。北京机电研究院2直线电机在高速加工中心的应用研制成功了立式高速加工中心,直线电机驱动X、Y高速加工(HSM)中心具有机床进给速度大于轴,快移速度60m/min。60m/min,加速度大于1.0g(g为重力加速度值),加3直线电机在超精密机床中的应用工精度高的特点,极大提高了生产效率、加工精度和零件表面质量。而直线电机在其中发挥了重要作用。超精密加工机床已应用直线电机及液体静压轴欧美、日本等国外机床公司在应用直线电机驱承或空气静压轴承主轴、空气静压导轨。国际上空动的技术方面处于领先地位。美国
8、的Techsolve公气导轨的直线度可达0.1~0.2m/(250mm),从而司和著名的Cincinnatimachine公司联合开发了超使加工精度达到百分之几微米,获得了很好的效果。高速加工中心Hype
