直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)至誕生發(fā)展至今已越來越成熟,它以精度高、無磨損、噪音低、效率高、響應(yīng)快、節(jié)省空間等優(yōu)點使其在各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,直線電機(jī)在民用、工業(yè)、軍事等行業(yè)中都得到廣泛應(yīng)用。
1.在交通運輸業(yè)中
我國于2002年成功生產(chǎn)出由直線電機(jī)拖動的磁懸浮列車,該車采用全新的外形曲線,流線型前圍。車長15米,寬3米,空重20噸,內(nèi)設(shè)44個座位,可載負(fù)100人,載重量為16噸,設(shè)計時速150公里/小時,試驗時速80公里/小時,我國已成為掌握磁懸浮技術(shù)的少數(shù)地方之一。
2.在建筑行業(yè)中
例如,現(xiàn)在智能大廈廣泛使用
直線電機(jī)驅(qū)動的電梯。世界上較早使用直線電機(jī)驅(qū)動的電梯是1990年4月安裝于日本東京都關(guān)島區(qū)萬世大樓,該電梯載重600kg,速度為105m/min,提升高度為22.9m。由于直線電機(jī)驅(qū)動的電梯沒有曳引機(jī)組,因而建筑物頂?shù)臋C(jī)房可省略。如果建筑物的高度增至1000米左右,就得使用無鋼絲繩電梯,這種電梯采用高溫超導(dǎo)技術(shù)的直線電機(jī)驅(qū)動,線圈裝在井道中,轎廂外裝有高性能永磁材料。
3.在半導(dǎo)體行業(yè)中
直線電機(jī)以其高速、高精度的特點,廣泛應(yīng)用于光刻機(jī)、IC粘接機(jī)、IC塑封機(jī)等多種加工設(shè)備,而且單臺設(shè)備往往需要多臺直線電機(jī)。
4.在醫(yī)療行業(yè)中
直線電機(jī)也嶄露頭角,大到電動護(hù)理床、X光床、電動手術(shù)臺,小到心臟起搏器都有直線電機(jī)的應(yīng)用實例。
5.在數(shù)控加工行業(yè)中
傳統(tǒng)的“
旋轉(zhuǎn)電機(jī)+滾珠絲杠”的傳動形式所能達(dá)到的進(jìn)給速度為30m/min,加速度僅為3m/2s。直線電機(jī)驅(qū)動工作臺,速度為傳統(tǒng)傳動方式的30倍,加速度是傳統(tǒng)傳動方式的10倍,可達(dá)10g;剛度提高了7倍;直線電機(jī)直接驅(qū)動的工作臺無反向工作死區(qū);由于電機(jī)傳動慣量小,由其構(gòu)成的直線伺服系統(tǒng)可以達(dá)到較高的頻率響應(yīng).
6.在軍事行業(yè)中
美電氣與電子工程師(IEEE)學(xué)會《SPECTRUMONLINE網(wǎng)站》2004年11月12日報道,美海軍開始測試兩套使航空母艦彈射飛機(jī)的方式發(fā)生革命性變化的系統(tǒng)。電磁飛機(jī)彈射系統(tǒng)的心臟是103米長的直線感應(yīng)電動機(jī)。電磁飛機(jī)彈射系統(tǒng)具有性能和和彈射控制范圍,適合彈射飛機(jī)的范圍很廣。它將加速飛機(jī)的重量約在4.5~45噸,彈射速度在100~370千米/小時之間,控制靈敏度靈活,這是蒸汽彈射器不能達(dá)到的.
一般電動機(jī)工作時都是轉(zhuǎn)動的。但是用旋轉(zhuǎn)的電機(jī)驅(qū)動的交通工具需要做直線運動,用旋轉(zhuǎn)的電機(jī)驅(qū)動的機(jī)器的一些部件也要做直線運動。這就需要增加把旋轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動的一套裝置。能不能直接運用直線運動的電機(jī)來驅(qū)動,從而省去這套裝呢?幾十年前人們就提出了這個問題?,F(xiàn)在已制成了直線運動的電動機(jī),即直線電機(jī)。隨著直接驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展,直線電機(jī)與傳統(tǒng)的“旋轉(zhuǎn)
伺服電機(jī)+滾珠絲杠”的驅(qū)動方式的對比引起業(yè)界的關(guān)注。20世紀(jì)90年代直線電機(jī)開始應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè),現(xiàn)在世界一些技術(shù)先進(jìn)的加工中心廠家開始在其高速機(jī)床上應(yīng)用。
1.精度比較:
精度方面直線電機(jī)因傳動機(jī)構(gòu)簡單減少了插補滯后的問題,定位精度、重現(xiàn)精度、精度,通過位置檢測反饋控制都會較“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”高,且容易實現(xiàn)。
直線電機(jī)定位精度可達(dá)0.1μm。“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲達(dá)到2~5μm,且要求CNC-伺服電機(jī)-無隙連軸器-止推軸承-冷卻系統(tǒng)-高精度滾動導(dǎo)軌-螺母座-工作臺閉環(huán)整個系統(tǒng)的傳動部分要輕量化,光柵精度要高。
若想達(dá)到較高平穩(wěn)性,“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”要采取雙軸驅(qū)動,直線電機(jī)是高發(fā)熱部件,需采取強(qiáng)冷措施,要達(dá)到相同目的,直線電機(jī)則要付出更大的代價。
2.速度比較:
速度方面直線電機(jī)具有相當(dāng)大的優(yōu)勢,
直線電機(jī)速度達(dá)到300m/min,加速度達(dá)到10g;滾珠絲杠速度為120m/min,加速度為1.5g。從速度上和加速度的對比上,直線電機(jī)具有相當(dāng)大的優(yōu)勢,而且直線電機(jī)在成功解決發(fā)熱問題后速度還會進(jìn)一步提高,而“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”在速度上卻受到限制很難再提高較多。
從動態(tài)響應(yīng)上因為運動慣量和間隙以及機(jī)構(gòu)復(fù)雜性等問題直線電機(jī)也占有優(yōu)勢。
速度控制上直線電機(jī)因其響應(yīng)快,調(diào)速范圍更寬,可以實現(xiàn)啟動瞬間達(dá)到高轉(zhuǎn)速,高速運行時又能迅速停止。調(diào)速范圍可達(dá)到1:10000。
3.壽命比較:
壽命方面直線電機(jī)因運動部件和固定部件間有安裝間隙,無接觸,不會因動子的高速往復(fù)運動而磨損,長間使用對運動定位精度無變化,適合高精度的場合。滾珠絲杠則無法在高速往復(fù)運動中保證精度,因高速摩擦,會造成絲杠螺母的磨損,影響運動的精度要求。對高精度的需求場合無法滿足。
隨著直線電機(jī)驅(qū)動技術(shù)的日益改進(jìn)與完善,未來直線電機(jī)將逐步取代傳統(tǒng)的絲杠傳動方式,因此,得逐步完善
直線電機(jī)使用及維護(hù)等其它配套技術(shù),滿足多變的市場需要,增加自己的市場競爭能力。
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