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直线电机的优缺点有哪些?

作者/出处: 网络 发布时间: 2018-12-12

优 点

直线电机的特点在于直接产生直线运动,与间接产生直线运动的“旋转电动机,滚动丝杠”相比,其优点是(具体性能见下表):(1)没有机械接触,传动力是在气隙中产生的,除了直线电机导轨以外没有任何其它的摩擦:(2)结构简单,体积小,通过以最少的零部件数量来实现我们的直线驱动,而且这仅仅是只存在一个运动的部件:(3)运行的行程在理论上是不受任何限制的,而且其性能不会因为其行程的大小改变而受到影响:(4)其运转可以提供很宽的转速运行范围,其涵盖包括从每秒几微米到数米,特别是在高速状态下是其一个突出的优点:(5)加速度很大,最大可达10g:(6)运动平稳,这是因为除了起支撑作用的直线导轨或气浮轴承外,没有其它机械连接或转换装置的缘故:(7)精度和重复精度高,因为消除了影响精度的中间环节,系统的精度取决于位置检测元件,有合适的反馈装置可达亚微米级:(8)维护简单,由于部件少,运动时无机械接触,从而大大降低了零部件的磨损,只需很少甚至无需维护,使用寿命更长。直线电动机与“旋转电动机,滚珠丝杠”传动性能比较表性能旋转电动机+滚珠丝杠直线电动机

缺 点

从表面看,直线电机可逐步取代滚珠丝杠成为驱动直线运动的主流。但事实是,直线电机驱动在普遍使用后,一些过去没有关注的问题开始浮现:一是直线电机的耗电量大,尤其在进行高荷载、高加速度的运动时,机床瞬间电流对车间的供电系统带来沉重负荷;其二是振动高,直线电机的动态刚性极低,不能起缓冲阻尼作用,在高速运动时容易引起机床其它部分共振;其三是发热量大,固定在工作台底部的直线电机动子是高发热部件,安装位置不利于自然散热,对机床的恒温控制造成很大挑战;其四是不能自锁紧,为了保证操作安全,直线电机驱动的运动轴,尤其是垂直运动轴,必须要额外配备锁紧机构,增加了机床的复杂性。

在直线电机的应用中,人们除了发现上述缺陷外,也看到了其优点的片面性。直线电机的主要优点是高速度和高加速度,但在机床加工过程中,加速度超过10m/s2时所节省的辅助时间对整个加工过程的工时来说并没有太大意义,只有在工时非常短的加工中,高加速度才有意义,也就是说对于模具、风叶等单件复杂零件的切削加工,直线电机的优点并不明显。

基于以上原因,选择发展直线电机的机床企业都采用扬长避短的手法,一是将直线电机应用在面向大批量生产、定位运动多、方向频繁转变的场合,如汽车零部件加工机床,快速原型机及半导体生产机等;二是用于荷载低、工艺范围大的场合,例如电加工机床、水切割机、等离子切割机等。


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