直线电机为何越来越火-马拉松电机

      传统旋转电机组成的数控机床伺服体系一般包含：伺服电机+轴承+联轴器+丝杠+构成该体系的支撑结构等等，这样的体系组成零件比较多，也比较复杂。这样的一套体系，其惯性质量大 ，动态功能的进步当然也就受到了很大的约束。更要命的是这些中心结构在运动过程中发生的弹性变形、冲突损耗以及难以消除，且跟着运用时间的添加该坏处会越来越出色，形成定位的滞后和非线性差错，从硬件上严重影响了加工精度。

       而近几年的永磁直线同步电机（PMLSM）这种近乎抱负的进给传动方法，逐步替代了传统的旋转电机，得到了快速的开展。它打破了传统的“旋转电机 + 滚珠丝杠”的传动方法 ，完成了“零传动”。经过电磁效应，将电能直接转换成直线运动，不需求任何的中心组织，消除了转动惯量、弹性形变、反向空隙、冲突、振荡、噪音及磨损等不利因素 ，极大地进步了伺服体系的快速反应才能和操控精度。

机床运用直线电机开展进程

1993年，德国Eｘ-CELL-O公司推出一台加工中心HSC-240，选用的是直线电机进行驱动，这是世界上第一台直线电机机床。尔后，直线电机逐步的运用到各种机床中。

1996年，日本的沙迪克公司着手开发电火花成型机，总算开宣布专门的直线电机及与其匹配的数控体系，没过多久，他们又将这项技能运用到电火花切开机上。此外，日本的松浦机械所、东京芝浦电气、森精机制作所和新日本工机等公司也研宣布功能各异的直线电机机床。

1999年，意大利JOBS公司开宣布龙口加工中心LinX，随后开端全面出产LinX系列产品。

2003年，这款产品占公司总产量的比值为60%，因而成为公司的首要赢利来历。法国Renault Ａutomotion公司出产的rene20和rene25系列的加工中心坐标轴的运动均运用的是直线电机。

       要讨论直线电机机床范畴一定要说到美国，美国的直线电机机床较大的优势在于其超精细加工，这项技能一向处于世界领先地位。美国Precitech公司出产的超精细机床Ｎanoform200、Freeform700等均运用的直线电机，并且加工精度值得信任，更为重要的一点是Precitech公司首先将直线电机作为工业规范。

       直线电机传动体系及其机床产品均呈现在2001年的欧洲机床展、2002年的日本机床展以及2004年的美国机床展。现在，世界上直线伺服电机及其驱动体系的首要供货商有：

Siemens、Indramat、FANUC、三菱、安川、富士、日立、Ａnorad、ＡerMech、Baldor、Copley、ETEL、Ｌ.Ｄ和Kollmogen等。

国外直线电机伺服体系

       关于国内来说，很不幸但也不意外（电机研制和制作一向在后面跑），直线电机运用到机床上还处于初级阶段，刚刚起步。许多高校研宣布直线电机机床设备。

例如，清华大学研宣布永磁直线伺服单元，可长距离运动；浙江大学研宣布磨床、冲床、坐标测量机等；国防科学技能大学研宣布直线电机刀具，用于在活塞中做非圆切削。一起有些科研单位与企业也研制了选用直线电机驱动的机床。北京机床研讨所研制出电火花成型机床。

       2001年中国国际机床展览会上，南京四开公司推出一台高速数控机床，其Ｘ轴的移动运用直线电机。

       2003年中国国际机床展览会上，北京机电院高技能股份有限公司推出了VS1250加工中心。2006年中国国际金属加工展会上，深圳市大族激光科技股份有限公司推出激光切开机CLX3015A。

国内直线电机机床方面研讨状况

在CIMT2015第十四届中国国际机床展览会上的展品中，

STUDER 斯图特 S141

       S141是较新一代数控全能内圆磨床，其归纳了较新的技能于一身：一切轴都装备了直线驱动设备；工件台可主动反转，以选用轴向平行磨削方法磨削锥度/锥体；较多可装备两个修整工位，出色的修整计划满意任何运用需求；

       此外，除日本沙迪克和三菱电机公司4台展机悉数运用直线电机以外，中国台湾庆鸿公司两台展机也运用了直线电机。日本沙迪克公司运用直线电机已有15年、3万台的前史，10年后的机床坐标精度依然很好，10年的单向走丝机床残值也有原值的50 %。

       跟着直线电机本钱越来越低，这项技能将会在近几年内，在大部分单向走丝线切开机床上广泛运用。

直线电机在机床运用上的首要优势

       数控机床正在向精细、高速、复合、智能、环保的方向开展。精细和高速加工对传动及其操控提出了更高的要求，更高的动态特性和操控精度，更高的进给速度和加速度，更低的振荡噪声和更小的磨损。

       问题的症结在传统的传动链从作为动力源的电动机到作业部件要经过齿轮、蜗轮副，皮带、丝杠副、联轴器、离合器等中心传动环节，在些环节中发生了较大的转动惯量、弹性变形、反向空隙、运动滞后、冲突、振荡、噪声及磨损。

        虽然在这些方面经过不断的改善使传动功能有所进步，但问题很难从根本上处理，于呈现了“直接传动”的概念，即撤销从电动机到作业部件之间的各种中心环节。跟着电机及其驱动操控技能的开展，电主轴、直线电机、力矩电机的呈现和技能的日益老练，使主轴、直线和旋转坐标运动的“直接传动”概念变为实际，并日益显现其巨大的优越性。

       直线电机及其驱动操控技能在机床进给驱动上的运用，使机床的传动结构呈现了严重改变，并使机床功能有了新的腾跃。

直线电机进给驱动的首要长处：

1、进给速度规模宽。可从1（1）m/s到20m/min以上，加工中心的快进速度已达208m/min，而传统机床快进速度<60m/min，一般为20～30m/min。

2、速度特性好。速度差错可达（1）0.01%以下。

3、加速度大。直线电机较大加速度可达30g，加工中心的进给加速度已达3.24g，激光加工机的进给加速度已达5g，而传统机床进给加速度在1g以下，一般为0.3g。

4、定位精度高。选用光栅闭环操控，定位精度可达0.1～0.01（1）mm。运用前馈操控的直线电机驱动体系可削减盯梢差错200倍以上。因为运动部件的动态特性好，呼应活络，加上插补操控的精细化，可完成纳米级操控。

5、行程不受约束。传统的丝杠传动受丝杠制作工艺约束，一般4～6m，更的行程需求接长丝杠，不管从制作工艺仍是在功能上都不抱负。而选用直线电机驱动，定子可无限加长，且制作工艺简略，已有大型高速加工中心X轴长达40m以上。

6、结构简略、运动平稳、噪声小，运动部件冲突小、磨损小、运用寿命长、安全可靠。

直线电机及其驱动操控技能的发展表现在以下方面：

（1）功能不断进步（如推力、速度、加速度、分辨率等）；

（2）体积减小，温升下降；

（3）种类掩盖面广，可满意不同类型机床的要求；

（4）本钱大幅度下降；

（5）装置和防护简洁；

（6）可靠性好；

（7）包含数控体系在内的配套技能日趋完善；

（8）商品化程度高。

转自电机通