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直线电机在应用中还需克服哪些问题呢?

直线电机在应用中还需克服哪些问题呢?

2020-11-27 10:41

直线电机主要应用于三个方面:一是应用于自动控制系统,这类应用场合比较多;其次是作为长期连续运行的驱动电机;三是应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。

 

随着国防、航天、汽车、微电子等高技术行业不断发展,对製造加工业提出了更高的要求,高速加工和加工成为未来机床业发展的两个主题。传统的机床进给驱动系统是“旋转电机+滚珠丝槓”机构。这种驱动系统涉及的中间部件多,运动惯量大,而且滚珠丝槓本身俱有物理局限性,因此产生的线性速度、加速度及定位精度均有限,,它直接产生直线运动,结构简洁,运动惯量小,系统刚度高,快速响应特性好,高速情况下能实现定位,产生推力大,尤其运动速度、加速度高于滚珠丝槓的若干倍,工作行程可以无限长,维护少、寿命长。这些优点使它成为现代机床进给驱动的理想部件。

 

 



 
上海会通Bitpass直线电机在机床应用中的关键技术问题
 

用于机床进给伺服系统的主要是交流直线电机,又分为同步式和感应式两大类。随着稀土钕铁硼(NdFeB)永磁材料的出现和性价比的提高,永磁同步直线电机发展成为主流。现以这类直线电机在高速、机床上的应用为例,分析需要克服的关键问题。


  
一、绝热与散热问题永磁直线电机运行时,由于铜损和铁损,线圈会发热,带来几个负面影响:

 

(1)对线圈绝缘层造成老损或破坏,使线圈不便通入更大电流,从而不能产生更大推力。

(2)温度升高会改变永磁体的工作点。

(3)如果热量传递到机床工作台或者导轨,产生热变形会影响加工精度,所以,尤其是平板形大推力直线电机,降温,要求磁钢温度不超过70℃,线圈温度不超过130 ℃。对于动圈式(Moving coil)和一般的动磁式直线电机,对线圈部位冷却即可;但在要求下的动磁式直线电机,应该採取双层水冷方式,配以温度传感器监测系统。 u形直线电机由于结构塬因,一般不用冷却措施。


  
二、隔磁与防护问题机床切削液、铁屑、灰尘等会污染腐蚀电机,甚至堵塞气隙,所以封闭电机。

 

永磁钢对铁磁性物质有强吸引力,为起见应该隔磁,可採用不锈钢罩封闭。直线电机两端要有缓冲防护装置(Shock-absorbing)和电子限位开关,防止动子失控后的碰撞。对电缆线要加保护拖链,输出信号线还要加屏蔽体。

 

 

三、线性导轨要求承受载荷,适应高速运动并保证精度,选择导轨要考虑行程大小、机械特性、速度承受能力等。一般用滚动(滚珠或滚柱)直线导轨,安装时要保证相互平行度,对于要求的情况,可使用空气静压导轨。


  
随着会通直线电机制造工艺的不断革新,生产的规模化,以及永磁材料、电子产品价格的下降,直线电机的成本正以每年20%的速度下降,在机床上的应用前景广阔。但这一应用毕竟是新事物,无论是直线电机本身还是相配套的数控技术,潜力很大。我国是製造大国,发展数控设备任重道远。


文章来源:伺服与运动控制

   

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