直線電機的優(yōu)缺點及應(yīng)用注意事項

在直線電機出現(xiàn)以前，幾乎所有的直線運動不得不通過較為復(fù)雜的傳動機構(gòu)，從而實現(xiàn)直線運動的功能。隨著直線電機的誕生，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的空間被不斷擠壓。在一些特殊環(huán)境下，比如在負(fù)載較大，且豎直運動等的工況下， 傳統(tǒng)的直線結(jié)構(gòu)(主要為絲桿模組)依然發(fā)揮著不可替代的優(yōu)異功能。除此之外，越來越多的場所被直線電機所占據(jù)。直線電機取代傳統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)，已然成為行業(yè)公認(rèn)的一個趨勢，并且正在被越來越多的行業(yè)所認(rèn)可。

那么，是什么樣的“魅力”，能夠讓直線電機一躍成為行業(yè)的“新寵”，甚至風(fēng)頭蓋過已經(jīng)在市場上叱咤多年的絲桿模組呢?

直線電機的應(yīng)用優(yōu)勢體現(xiàn)

總結(jié)直線電機的應(yīng)用優(yōu)勢，大致上包括以下幾點：

(1)在機械結(jié)構(gòu)方面：直線電機擁有非常簡單的機械結(jié)構(gòu)，在運動過程中沒有機械接觸，傳動力是在氣隙中產(chǎn)生，除了直線電機導(dǎo)軌以外沒有任何其它的摩擦。直線電機在運動過程中也無需經(jīng)過中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)而直接產(chǎn)生直線運動，致使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大大簡化的同時減少了運動慣量。

(2)在運動控制方面：直線電機動態(tài)響應(yīng)性能和定位精度大大提升，并且可以保證其可靠性。由于直線電機消除了影響精度的中間傳動環(huán)節(jié)，從而使系統(tǒng)的精度幾乎完全取決于位置檢測元件，在合適的反饋裝置下甚至可達亞微米級的精度。

(3)在運行方面：直線電機行程在理論上是不受任何限制的，且性能不會因為行程的大小改變而受到影響。

(4)在運動平穩(wěn)方面：直線電機除了起支撐作用的直線導(dǎo)軌或氣浮軸承外，沒有其它機械連接或轉(zhuǎn)換裝置，從而使其在搭載高性能導(dǎo)軌的情況下，運行十分的平穩(wěn)。

(5)在加速度方面：直線電機可以提供很大的加速度， 以及很寬的速度運行范圍， 其加速度最大可以做到10G，運動速度可以從每秒幾微米到數(shù)米，尤其在高速狀態(tài)下其優(yōu)勢更為顯著。

(6)在機電維護方面：直線電機的維護簡單，由于部件少，運動時無機械接觸，從而大大降低了零部件的磨損，只需很少甚至無需維護，使用壽命更長。

(7)在速度方面：直線電機適合高速直線運動，因為不存在離心力的約束， 普通材料亦可以達到較高的速度，通常情況下初、次級間用氣墊或磁墊保存間隙，運動時無機械接觸，運動部分也就無摩擦和噪聲，所以傳動零部件沒有磨損，可大大減小機械損耗，避免拖纜、鋼索、齒輪與皮帶輪等所造成的噪聲，從而提高整體效率。

(8)在適應(yīng)性方面：直線電機的初級鐵芯可以用環(huán)氧樹脂封成整體，具有較好的防腐、防潮性能，便于在潮濕、粉塵和有害氣體的環(huán)境中使用，而且可以設(shè)計成多種結(jié)構(gòu)，滿足不同情況的需要。

直線電機應(yīng)用的考量要點

直線電機擁有自身無可比擬的優(yōu)越性，但其自身的局限性存在以下缺點，從而導(dǎo)致在做設(shè)計選擇的時候，需要綜合考量，選擇優(yōu)等配置，需要注意的選用考量點包括：

(1)直線電機的耗電量大，尤其在進行高荷載、高加速度的運動時，電機的瞬間電流對設(shè)備的供電系統(tǒng)會帶來沉重負(fù)荷。

(2)直線電機振動高也是其不可忽視的一個短板， 直線電機的動態(tài)剛性極低，不能起到緩沖阻尼作用，在高速運動時容易引起設(shè)備其它部分的共振，從而影響設(shè)備整體的性能。

(3)直線電機發(fā)熱量大，固定在工作臺底部的直線電機動子是高發(fā)熱部件，如果安裝位置不利于自然散熱， 將會對設(shè)備的恒溫控制造成很大挑戰(zhàn)。

(4)直線電機不能自鎖緊，為了保證操作安全，直線電機驅(qū)動的運動軸，尤其是垂直運動軸，必須要額外配備鎖緊機構(gòu)，增加了設(shè)備的復(fù)雜性。

小結(jié)

眾所周知，直線電機的主要優(yōu)點是高速度和高加速度，以機床為例，在機床加工過程中，加速度超過10m/ s2時，所節(jié)省的輔助時間，對整個加工過程的工時來說并沒有太大意義;只有在工時非常短的加工中，高加速度才有意義。也就是說，對于模具、風(fēng)葉等單件復(fù)雜零件的切削加工，直線電機的優(yōu)點并不明顯。

基于以上原因，選擇發(fā)展直線電機的設(shè)備企業(yè)都采用揚長避短的手法， 一是將直線電機應(yīng)用在面向大批量生產(chǎn)、定位運動多、方向頻繁轉(zhuǎn)變的場合， 如汽車零部件加工機床，快速原型機及半導(dǎo)體生產(chǎn)機等;二是用于荷載低、工藝范圍大的場合，例如電加工機床、等離子切割機、水切割機等。

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審核編輯 黃宇