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直线电机使用时应注意扬长避短

时间:2017-8-25  点击数:1638
  直线电机进给系统由于具有结构简单、反应速度快、灵敏度高、随动性好、密封性好、不怕污染、适应性强、工作稳定可靠、寿命长等一系列优点,因而在机床上具有广泛的应用前景。但也得注意到直线电机本身还有一些问题没有得到很好解决,在机床进给系统中使用直线电机时,要扬长避短、 综合分析、充分发挥直线电机的优越性。我们在直线电机设计、 制造、控制、装配过程中要解决以下几个方面的问题。
  与同容量旋转电机相比,直线电机的效率和功率因数要低,尤其在低速时更加明显。这个问题要从两方面来考虑。一方面,作为一个直线电机伺服进给系统,由于省去了中间机械传动环节,可大大减少机械摩擦和系统的弹性变形,其运动质量、运动惯量也减少,从而使能量损耗大大减少,有可能使系统的总效率比采用旋转电机的系统的效率还要高。 另一方面,在直线电机的设计、制造过程中,要采取各种措施来提高直线电机的性能,特别要注意降低端部效应的影响。
  直线电机本身由于结构简单,其散热效果还是比较好的。但是,当直线电机用于机床时,由于其通常只能安装在机床内部,散热比较困难,而且直线电机的绕组、铁芯就处在机床导轨附近,将严重引起机床导轨热变形,所以机床进给系统采用直线电机驱动后,有时需要采取风冷或循环水冷等冷却措施。
  直线电机除产生平行于运动方向的电磁推力外,还会在初 级与次级间产生一个垂直于进给运动方向的法向磁吸力,在进行机床结构设计时,得考虑到这个法向磁吸力。为保证推力平稳,直线电机的布局应尽量做成对称结构。也可以将直线电机的初、次级与机床导轨副结合起来设计,利用初级与次级间的法向磁吸力来实现无机械接触的磁悬浮导轨,变不利为有利。
  直线电机进给系统虽然消除了中间传动机构的弹性变形、间隙、摩擦等因素对系统精度的影响,但直线电机传动控制只能采用全闭环控制,这就使得各种干扰不经过任何中间环节的衰减而直接传到直线电机上,加大了伺服控制的难度。用软件和微电子器件取代机械部件有可能获得更高的性能和经济效益。为了较好地解决直线电机的控制问题,近年来的研究成果可以分为两个方面:一是采用矢量控制技术、变频调速器、PID控制器等已有成熟的控制技术;二是研究适用于直线电机的控制理论和控制技术。随着自动控制技术与微计算机技术的发展,直线电机的控制方法会越来越多。然而,要在高速、 精密机床进给系统中广泛采用直线电机,在控制方面还有许多工作要做。
  由于直线电机的磁场是敞开式的,特别是同步式直线电机要在机床床身上安装一排排强磁的磁铁,而工件、床身和工具等均为磁性材料,很容易被直线电机的磁场吸住,使装配工作很难进行。 特别是磁性切屑和空气中的磁性尘埃一旦被吸入直线电机的初级与次级之间不大的气隙中,就会造成堵塞,电机就无法工作。因此,在机床进给系统中,不管采用的是同步式还是感应式直线电机,都应采取有效的隔磁防护措施。

直线电机

平板直线电机使用时会产生磁场问题

 
  当直线电机应用于垂直进给机构时,得解决好直线电机断电时的自锁问题和通电工作时重力加速度对其影响问题。这个问题比较复杂,不是简单地加平衡配重块就能解决的,得在电机和伺服驱动控制模块上采取相应的措施。
  直线电机特别是直线感应电机的起动推力受电源电压的影响较大,因此,得采取有关措施来保证电源的稳定或者改变电机的有关特性来减少或消除这种影响。
  直线电机具有旋转电机所不具备的许多优越性能,不仅可以用于使用旋转电机的地方,还可以用于旋转电机无能为力的地方。随着直线电机理论与技术的进一步发展,直线电机在机床上的应用会越来越广泛。
  昆山同茂电子有限公司(www.tmmotion.com)生产的直线电机品质与动力性能达到先进水平,70%产品的销往欧美等发达地区。我们相信随着中国工业的崛起,我们的国内用户也将越来越多。