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直线电机工作原理及其驱动技术的应用

摘要：简述了直线电机工作原理及其驱动技术，并且举例说明了直线电机直接驱动与传统数控机床“旋转伺服电机+滚珠丝杠”的传动方式对比具有的巨大优势。介绍了直线电机进给驱动技术在数控机床上的几个应用实例，指出直线电机进给驱动技术将是高速数控机床未来发展的方向。

引言

  随着航空航天、汽车制造、模具加工、电子制造行业等领域对高效率地进行加工的要求越来越高，需要大量高速数控机床。机床进给系统是高速机床的主要功能部件。而直线电机进给系统彻底改变了传统的滚珠丝杠传动方式存在的弹性变形大、响应速度慢、存在反向间隙、易磨损等先天性的缺点，并具有速度高、加速度大、定位精度高、行程长度不受限制等优点，令其在数控机床高速进给系统领域逐渐发展为主导方向。 由于滚珠丝杆具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。福建正规DDA执行器

   国内直线电机技术的研究始于20世纪7O年代，上海电机厂、宁波大学、沈阳工业大学、清华大学、**科技大学、浙江大学、广东工业大学等高校都做了相关研究[5-6]，但未能实现真正应用到高速机床上，大推力、长行程的进给，不是真正意义上的应用在高速机床上的直线电机进给单元。清华大学机械学系制造工程研究所研究的长行程永磁直线伺服单元额定推力1500N，比较高速度60m／min，行程600mm[7]。沈阳工业大学研究的重点摆在了永磁同步直线电动机的控制方式及伺服系统。在CIMT2003（中国国际机床展览会）上，北京机电院高技术股份公司、江苏多棱数控机床股份有限公司展出了国产首批直线电机驱动的立式加工中心（VS1250），其X、Y轴采用了直线电机，比较大进给速度60m／s。采用直线光栅尺反馈，全闭环控制，定位精度高，稳定性好。该加工中心采用了西门子840D系统，具有很高的可靠性与稳定性。详询：上海狄兹精密机械股份有限公司KGG品牌。福建正规DDA执行器厂家现货直营 定制直线滑台 KGG品牌-MC100 线性模组 .

   1993年德国Ex—cell—O公司在汉诺威国际机床博览会上展出了世界上One台应用直线电机驱动技术的HSC一240型超高速加工中心，该机床比较大快移速度为60m／min。日本机床装备发展迅猛，高级机床大量采用直线电机驱动技术。早在1998年第十九届JIMTOF上，就展出了8台直线电机作进给驱动的机床。在2002年日本东京第二十一届JIMTOF机床展上23家公司展出了41台装有直线电机的数控机床，包括加工中心11台[3]。目前，采用直线电机驱动技术的机床是日本机床生产商供应的主流实用机床。欧美西方工业大国的机床制造厂商也大量应用直线电机驱动技术，有名的有DMG、Sodiek、Kings—bury、Anorad、Jobs和ForestLine等公司。详询：上海狄兹精密机械股份有限公司KGG品牌。

传送带驱动型 BD VZ 06-G 10 050/100 N 02 主要构成部件       马达：□28步进马达1.5A/相；驱动丝杠：滚珠丝杠φ6mm（导程10mm）；滑动机构：滚珠丝杠φ6mm；传感器：近距离传感器E2S-Q14（欧姆龙）。 规格       运作范围：Z轴50mm/100mm，θ轴±360°；重复定位精度：Z轴±0.020mm，θ轴±0.03°；分解度：Z轴25um，θ轴0.9°；比较高速度：Z轴200mm/sec，θ轴1080°/sec；加减速比率：Z轴0.2sec以上，θ轴0.04sec以上；参考推力：Z轴10N；比较大允许力矩：θ轴0.5*10-4kg•m²；减速比;Z轴1/2，θ轴1/2;重量：480g（50行程），490g（100行程）；使用温度范围0~40°（无结露。） 负载力矩参照       直接φ30mm铝材为225mm（445g），钢材为80mm（445g）；直径φ40mm铝材为71mm（250g），钢材为25mm（250g）；直径φ50mm铝材为29mm（160g），钢材10mm（160g）。滚珠丝杆是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。

日本KSS DDA ZR执行器介绍 【直接驱动型 / Direct Drive type】 应用KSS微型滚珠丝杆花键（BSSP），在同一产品里实现直线运动（z）,旋转（θ），吸附（Vacuum）功能的模组化 产品。 ●种类与特征 / Types and Features KSS复合功能 VZθ执行器有，直接驱动型，混合驱动型，传送带驱动型3种类型。  ●构造 / Structures 【直接驱动型 / Direct Drive type】 中空电机直接驱动滚珠丝杠，滚珠花键螺母，从而实现紧凑型外观形状 -动作原理- 直线运动  驱动Z轴电机旋转滚珠丝杠螺母，实现直线运动。 此时滚珠花键螺母起到丝杠轴的止转和导向结构的 作用。 旋转  滚珠丝杠螺母和滚珠花键螺母同速同方向旋转，实 现驱动轴原地旋转无上下直线运动。 吸附 利用丝杠轴的中空孔提供正压和负压佛山KGG品牌 MV20 批发定制 标准型电动缸 同步带直线模组.北京正规DDA执行器

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   在实用的的和买的起的直线电机出现以前，所有直线运动不得不从旋转机械通过使用滚珠或滚柱丝杠或带或滑轮转换而来。对许多应用，如遇到大负载而且驱动轴是竖直面的。这些方法仍然是比较好的。然而，直线电机比机械系统比有很多独特的优势，如非常高速和非常低速，高加速度，几乎零维护（无接触零件），高精度，无空回。完成直线运动只需电机无需齿轮，联轴器或滑轮，对很多应用来说很有意义的，把那些不必要的，减低性能和缩短机械寿命的零件去掉了。详询：上海狄兹精密机械股份有限公司KGG品牌。有三种类型的平板式直线电机（均为无刷）：无槽无铁芯，无槽有铁芯和有槽有铁芯。选择时需要根据对应用要求的理解。福建正规DDA执行器

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