[直线电机]简述直线电机的特点及应用领域

    直线电机驱动技术至诞生发展至今已越来越成熟，它以精度高、无磨损、噪音低、效率高、响应快、节省空间等优点使其在各领域应用广泛，直线电机在民用、工业、军事等行业中都得到广泛应用。

    1.在交通运输业中

    我国于2002年成功生产出由直线电机拖动的磁悬浮列车，该车采用全新的外形曲线，流线型前围。车长15米，宽3米，空重20吨，内设44个座位，可载负100人，载重量为16吨，设计时速150公里／小时，试验时速80公里／小时，我国已成为掌握磁悬浮技术的少数地方之一。

    2.在建筑行业中

    例如，现在智能大厦广泛使用直线电机驱动的电梯。世界上较早使用直线电机驱动的电梯是1990年4月安装于日本东京都关岛区万世大楼，该电梯载重600kg，速度为105m/min，提升高度为22.9m。由于直线电机驱动的电梯没有曳引机组，因而建筑物顶的机房可省略。如果建筑物的高度增至1000米左右，就得使用无钢丝绳电梯，这种电梯采用高温超导技术的直线电机驱动，线圈装在井道中，轿厢外装有高性能永磁材料。


 

    3.在半导体行业中

    直线电机以其高速、高精度的特点，广泛应用于光刻机、IC粘接机、IC塑封机等多种加工设备，而且单台设备往往需要多台直线电机。

    4.在医疗行业中

    直线电机也崭露头角，大到电动护理床、X光床、电动手术台，小到心脏起搏器都有直线电机的应用实例。

    5.在数控加工行业中

    传统的“旋转电机+滚珠丝杠”的传动形式所能达到的进给速度为30m/min，加速度仅为3m/2s。直线电机驱动工作台，速度为传统传动方式的30倍，加速度是传统传动方式的10倍，可达10g；刚度提高了7倍；直线电机直接驱动的工作台无反向工作死区；由于电机传动惯量小，由其构成的直线伺服系统可以达到较高的频率响应.

    6.在军事行业中

    美电气与电子工程师（IEEE）学会《SPECTRUMONLINE网站》2004年11月12日报道，美海军开始测试两套使航空母舰弹射飞机的方式发生革命性变化的系统。电磁飞机弹射系统的心脏是103米长的直线感应电动机。电磁飞机弹射系统具有性能和和弹射控制范围，适合弹射飞机的范围很广。它将加速飞机的重量约在4.5～45吨，弹射速度在100～370千米/小时之间，控制灵敏度灵活，这是蒸汽弹射器不能达到的.

    一般电动机工作时都是转动的。但是用旋转的电机驱动的交通工具需要做直线运动，用旋转的电机驱动的机器的一些部件也要做直线运动。这就需要增加把旋转变为直线运动的一套装置。能不能直接运用直线运动的电机来驱动，从而省去这套装呢？几十年前人们就提出了这个问题。现在已制成了直线运动的电动机，即直线电机。随着直接驱动技术的发展，直线电机与传统的“旋转伺服电机+滚珠丝杠”的驱动方式的对比引起业界的关注。20世纪90年代直线电机开始应用于机械制造业，现在世界一些技术先进的加工中心厂家开始在其高速机床上应用。

    1.精度比较：

    精度方面直线电机因传动机构简单减少了插补滞后的问题，定位精度、重现精度、精度，通过位置检测反馈控制都会较“旋转伺服电机+滚珠丝杠”高，且容易实现。

    直线电机定位精度可达0.1μm。“旋转伺服电机+滚珠丝达到2~5μm，且要求CNC-伺服电机-无隙连轴器-止推轴承-冷却系统-高精度滚动导轨-螺母座-工作台闭环整个系统的传动部分要轻量化，光栅精度要高。

    若想达到较高平稳性，“旋转伺服电机+滚珠丝杠”要采取双轴驱动，直线电机是高发热部件，需采取强冷措施，要达到相同目的，直线电机则要付出更大的代价。

    2.速度比较：

    速度方面直线电机具有相当大的优势，直线电机速度达到300m/min，加速度达到10g；滚珠丝杠速度为120m/min，加速度为1.5g。从速度上和加速度的对比上，直线电机具有相当大的优势，而且直线电机在成功解决发热问题后速度还会进一步提高，而“旋转伺服电机+滚珠丝杠”在速度上却受到限制很难再提高较多。

    从动态响应上因为运动惯量和间隙以及机构复杂性等问题直线电机也占有优势。

    速度控制上直线电机因其响应快，调速范围更宽，可以实现启动瞬间达到高转速，高速运行时又能迅速停止。调速范围可达到1：10000。

    3.寿命比较:

    寿命方面直线电机因运动部件和固定部件间有安装间隙,无接触,不会因动子的高速往复运动而磨损,长间使用对运动定位精度无变化,适合高精度的场合。滚珠丝杠则无法在高速往复运动中保证精度,因高速摩擦,会造成丝杠螺母的磨损,影响运动的精度要求。对高精度的需求场合无法满足。

    随着直线电机驱动技术的日益改进与完善，未来直线电机将逐步取代传统的丝杠传动方式，因此，得逐步完善直线电机使用及维护等其它配套技术，满足多变的市场需要，增加自己的市场竞争能力。