直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理-有哪些優(yōu)缺點(diǎn)

作者:Mosen摩森機(jī)電 日期:19/07/30 11:18 瀏覽:597

直線電機(jī)是指一種利用電磁作用原理,將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的驅(qū)動(dòng)裝置,它是一種能實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。

直線電機(jī)無論是從結(jié)構(gòu)上還是工作原理上看,都是從旋轉(zhuǎn)電機(jī)而來的。首先從結(jié)構(gòu)上來講,可以認(rèn)為直線電機(jī)是將旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿其軸向剖開,然后將其定子和轉(zhuǎn)子展開。


直線旋轉(zhuǎn)電機(jī)


直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)

直線步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)可以看作是將一臺(tái)旋轉(zhuǎn)式電機(jī)沿徑向面進(jìn)行剖開,并將電機(jī)的圓周展開成直線而形成的。其中其內(nèi)部的定子就相當(dāng)于其直線電機(jī)當(dāng)中的初級(jí),其內(nèi)部的轉(zhuǎn)子相當(dāng)于直線電機(jī)當(dāng)中的次級(jí),當(dāng)向直線電機(jī)初級(jí)進(jìn)行通入電流后,即就會(huì)在初次級(jí)之間的氣隙當(dāng)中產(chǎn)生行波的磁場(chǎng),直線電機(jī)在行波磁場(chǎng)與次級(jí)的永磁體的相互作用下即就產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)力,從而實(shí)現(xiàn)了連接直線電機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的目的。


直線電機(jī)結(jié)構(gòu).


直線電機(jī)工作原理

直 線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能,而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置。它可以看成是一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)按徑向剖開,并展成平面而成。由定子演變而 來的一側(cè)稱為初級(jí),由轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)稱為次級(jí)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí),將初級(jí)和次級(jí)制造成不同的長度,以保證在所需行程范圍內(nèi)初級(jí)與次級(jí)之間的耦合保持不變。 直線電機(jī)可以是短初級(jí)長次級(jí),也可以是長初級(jí)短次級(jí)??紤]到制造成本、運(yùn)行費(fèi)用,目前一般均采用短初級(jí)長次級(jí)。

直線電機(jī)

直線電動(dòng)機(jī)的工作原 理與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)相似。以直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為例:當(dāng)初級(jí)繞組通入交流電源時(shí),便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場(chǎng),次級(jí)在行波磁場(chǎng)切割下,將感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流,該電 流與氣隙中的磁場(chǎng)相作用就產(chǎn)生電磁推力。如果初級(jí)固定,則次級(jí)在推力作用下做直線運(yùn)動(dòng);反之,則初級(jí)做直線運(yùn)動(dòng)。直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)一個(gè)直線電機(jī)應(yīng)用 系統(tǒng)不僅要有性能良好的直線電機(jī),還必須具有能在安全可靠的條件下實(shí)現(xiàn)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)要求的控制系統(tǒng)。


直線電機(jī)的優(yōu)點(diǎn):

1.沒有機(jī)械接觸,驅(qū)動(dòng)力在氣隙中產(chǎn)生,除了線性電機(jī)導(dǎo)軌沒有任何其他摩擦

2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,通過使用最少數(shù)量的元件來實(shí)現(xiàn)我們的線性驅(qū)動(dòng),而這只是一個(gè)移動(dòng)部件

3.理論上的運(yùn)行不受任何限制,其性能不會(huì)受其行程大小變化的影響

它的操作可以提供多種速度操作,覆蓋幾微米到幾米每秒,特別是高速是其突出的優(yōu)勢(shì)之一

5.加速度,高達(dá)10克

6.運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定,因?yàn)槌酥沃本€導(dǎo)軌或浮動(dòng)軸承外,沒有其他機(jī)械連接或轉(zhuǎn)換裝置

7.由于消除了影響精度的中間環(huán)節(jié),精度和可重復(fù)性很高。系統(tǒng)的精度取決于位置傳感元件,具有高達(dá)亞微米的合適反饋裝置

8.易于維護(hù),由于零件較小,與機(jī)芯無機(jī)械接觸,從而大大減少了零件的磨損,維護(hù)很少或根本沒有,使用壽命更長。直線電機(jī)與“旋轉(zhuǎn)電機(jī),滾珠絲杠”傳動(dòng)性能對(duì)比表性能旋轉(zhuǎn)電機(jī)+滾珠絲杠直線電機(jī)。


直線電機(jī)的缺點(diǎn):

1.直線電機(jī)功耗,特別是在高負(fù)荷,高加速度的運(yùn)動(dòng)中,機(jī)器的瞬時(shí)電流對(duì)電廠的供電系統(tǒng)帶來沉重的負(fù)荷;

2是高振動(dòng),直線電機(jī)的動(dòng)態(tài)剛度極低,不能起緩沖阻尼作用,高速運(yùn)動(dòng)容易導(dǎo)致機(jī)器其他部位共振;

3是大熱量,固定在工作臺(tái)底部的直線電機(jī)是高發(fā)熱元件,安裝位置不利于自然冷卻,對(duì)機(jī)器溫度控制造成很大挑戰(zhàn);

4不自鎖,為了確保安全運(yùn)行,線性電機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軸,尤其是垂直運(yùn)動(dòng)軸,必須增加額外的鎖定機(jī)構(gòu),以增加機(jī)器的復(fù)雜性。

隨著高速加工技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的要求也越來越高,因此正在加大對(duì)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究力度。現(xiàn)在已經(jīng)克服了線性電動(dòng)機(jī)的許多缺點(diǎn),線性電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能更加顯著。線性驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究不僅是技術(shù)向更高,更快發(fā)展的趨勢(shì),也是為了更好地滿足市場(chǎng)需求,帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益,成為未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。




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