來源：電機(jī)技術(shù)及應(yīng)用 ? ?

近年來，隨著對(duì)設(shè)備精度、速度等要求越來越高，各類直線電機(jī)的應(yīng)用得到了推廣，形成了許多有實(shí)用價(jià)值的商品。直線電機(jī)開始在旋轉(zhuǎn)電機(jī)無法滿足的領(lǐng)域展現(xiàn)自己的價(jià)值，例如在半導(dǎo)體行業(yè)、數(shù)控機(jī)床行業(yè)、激光加工行業(yè)、物流運(yùn)輸行業(yè)等。

直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能，而不需要中間轉(zhuǎn)換機(jī)械的傳動(dòng)裝置，通常也稱為線性電機(jī)，線性馬達(dá)。直線電機(jī)具備推力大，精度高，發(fā)熱少等優(yōu)點(diǎn)被廣泛運(yùn)用于以上行業(yè)。

直線伺服電機(jī)的構(gòu)造與原理

直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括定子（初級(jí)）、動(dòng)子（次級(jí)）和直線運(yùn)動(dòng)的支撐部三部分。與旋轉(zhuǎn)電機(jī)類似，直線電機(jī)接通三相交流電后，會(huì)在初級(jí)和次級(jí)的氣隙中形成磁場(chǎng)。若不考慮端部效應(yīng)，這個(gè)磁場(chǎng)在直線方向應(yīng)是成正弦分布的，只是這個(gè)磁場(chǎng)是平移而不是旋轉(zhuǎn)的，所以又稱為行波磁場(chǎng)。行波磁場(chǎng)與次級(jí)相互作用便產(chǎn)生電磁推力。

直線電機(jī)位置測(cè)量部分支持光柵尺或磁柵尺，一般為峰值1Vpp的差分正旋波信號(hào)。其信號(hào)通過8位或者12位的串行轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)輸入到伺服驅(qū)動(dòng)器。分辨率是輸入兩相正弦波波長的1/256或者1/4096長的。如果對(duì)精度要求高的話除了要選擇高精度光柵尺外還可以選擇高分辨率的串行轉(zhuǎn)換單元。

串行轉(zhuǎn)換單元可選帶磁極傳感器和不帶磁極傳感器。如果選帶磁極傳感器則需接到磁極傳感器的引出線上，否則會(huì)引起報(bào)警。

直線伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

在速度方面：伺服電機(jī)+滾珠絲桿的方式在高速運(yùn)行時(shí)可能會(huì)因負(fù)載的變化和機(jī)械設(shè)計(jì)、安裝等導(dǎo)致共振，速度會(huì)因此受到限制；而直線伺服電機(jī)屬于直接驅(qū)動(dòng)，所以影響速度的因素只有直線伺服電機(jī)本身。

在精度方面：增加了滾珠絲桿的普通傳動(dòng)方式可能會(huì)因?yàn)闈L珠絲桿本身的加工精度、安裝精度等導(dǎo)致最終定位精度達(dá)不到客戶的需求；直線伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)減小了機(jī)械上的誤差。光柵尺精度越高，實(shí)際的負(fù)載精度也會(huì)越高。

直線伺服電機(jī)具備高速、高精度的優(yōu)點(diǎn)

在加速度方面：普通傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在使負(fù)載輕量化的情況下，加速度的提升率仍舊較低；直線伺服電機(jī)在相同情況下加速度大幅提升。

在發(fā)熱方面：由于長時(shí)間高速運(yùn)行導(dǎo)致的發(fā)熱可能會(huì)引起滾珠絲桿膨脹，使定位精度產(chǎn)生偏差；但直線伺服電機(jī)對(duì)周邊的熱傳導(dǎo)較小，可確保高定位精度。

在構(gòu)造方面：在直線運(yùn)動(dòng)中，行程比較大的情況下，滾珠絲桿很難進(jìn)行延伸；但是直線伺服電機(jī)可以加裝多個(gè)定子，進(jìn)行擴(kuò)展，也可以在一個(gè)定子上安裝多個(gè)動(dòng)子，從而在同一個(gè)軸上進(jìn)行多種動(dòng)作。

直線伺服電機(jī)具備高加速度、簡(jiǎn)單構(gòu)造優(yōu)點(diǎn)

在噪音方面：普通傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在高速運(yùn)行時(shí)容易產(chǎn)生較大的噪音；直線電機(jī)由于直接驅(qū)動(dòng)省去了大部分的機(jī)械接觸，所以高速運(yùn)行時(shí)噪音較小。

在維護(hù)方面：普通傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械接觸部分較多，需要定期維護(hù)與保養(yǎng)；直線電機(jī)除了本身定子、轉(zhuǎn)子和導(dǎo)軌部分外，其他的機(jī)械較少，所以維護(hù)保養(yǎng)也更加容易。

直線伺服電機(jī)具備使用簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)

直線伺服電機(jī)具有以下八大優(yōu)點(diǎn)。

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直線伺服電機(jī)的類型

直線電機(jī)分為三類：無鐵芯型（又稱U型），帶鐵芯平板型（又稱F型)和帶鐵芯T型。

無芯U型線圈部沒有鐵芯，所以磁石和線圈沒有吸引力。磁鐵間引力小、推力小。無芯U型的優(yōu)點(diǎn)是精度高、速度脈動(dòng)小且噪音小。

有芯F型線圈部有鐵芯，所以有吸引力。相對(duì)而言，它容易產(chǎn)生波動(dòng)。它的間隙很小，所以磁石較小，定位較好。有芯F型的優(yōu)點(diǎn)是扁平構(gòu)造省空間、高推力、高剛性。

有芯T型也有吸引力，但鐵芯兩邊各放置兩條磁石，磁力相互抵消，所以它的吸引力的影響對(duì)滑塊負(fù)擔(dān)比較小。有芯T型的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)機(jī)械剛性的要求低。

行業(yè)應(yīng)用案例

直線伺服電機(jī)與控制器配套后可構(gòu)建單軸、多軸、多軸同步的機(jī)構(gòu)，大幅提高機(jī)械的功能和性能，構(gòu)建的機(jī)構(gòu)適用于多種裝置用途。

由運(yùn)動(dòng)控制器MP3000、伺服驅(qū)動(dòng)器Σ-7與直線伺服電機(jī)所構(gòu)成的系統(tǒng)可以運(yùn)用在門式移動(dòng)機(jī)構(gòu)上，如液晶封緘點(diǎn)膠機(jī)、液晶切片機(jī)、液晶涂布機(jī)、配光膜噴墨打印涂布設(shè)備等等。

運(yùn)動(dòng)控制器MP3000能實(shí)現(xiàn)同步控制，軸間誤差補(bǔ)償；伺服驅(qū)動(dòng)器Σ-7速度響應(yīng)頻率高，調(diào)整簡(jiǎn)便；直線伺服電機(jī)替代普通傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，直接帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng),較長的行程也能確保剛性。這樣的機(jī)構(gòu)可以保證客戶對(duì)于最終速度與精度的需求。

下面是由直線電機(jī)構(gòu)建的高鐵直線平臺(tái)演示機(jī)。

請(qǐng)欣賞高鐵直線平臺(tái)的視頻吧！從左到右依次是SGLGW(無芯型直線電機(jī))、SGLFW2-30A120A(帶芯F型直線電機(jī))、SGLFW2-45A200A(帶芯F型直線電機(jī))與90A200（直線電機(jī)）。

SGLGW(無芯型直線電機(jī))的最高速為5m/s，其余為4m/s。直線電機(jī)的高精度達(dá)1μm，具有高響應(yīng)性。

審核編輯：湯梓紅