直線電機(jī)的原理、應(yīng)用
原理
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，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置。它可以看成是一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)按徑向剖開(kāi)，并展成平面而成。 由定子演變而來(lái)的一側(cè)稱(chēng)為初級(jí)，由轉(zhuǎn)子演變而來(lái)的一側(cè)稱(chēng)為次級(jí)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，將初級(jí)和次級(jí)制造成不同的長(zhǎng)度，以保證在所需行程范圍內(nèi)初級(jí)與次級(jí)之間的耦合保持不變。直線電機(jī)可以是短初級(jí)長(zhǎng)次級(jí)，也可以是長(zhǎng)初級(jí)短次級(jí)?？紤]到制造成本、運(yùn)行費(fèi)用，以直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為例：當(dāng)初級(jí)繞組通入交流電源時(shí)，便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場(chǎng)，次級(jí)在行波磁場(chǎng)切割下，將感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流，該電流與氣隙中的磁場(chǎng)相作用就產(chǎn)生電磁推力。如果初級(jí)固定，則次級(jí)在推力作用下做直線運(yùn)動(dòng)；反之，則初級(jí)做直線運(yùn)動(dòng)。直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)一個(gè)直線電機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不僅要有性能良好的直線電機(jī)，還必須具有能在安全可靠的條件下實(shí)現(xiàn)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)要求的控制系統(tǒng)。隨著自動(dòng)控制技術(shù)與微計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，直線電機(jī)的控制方法越來(lái)越多。
對(duì)直線電機(jī)控制技術(shù)的研究基本上可以分為三個(gè)方面：一是傳統(tǒng)控制技術(shù)，二是現(xiàn)代控制技術(shù)，三是智能控制技術(shù)。傳統(tǒng)的控制技術(shù)如PID反饋控制、解耦控制等在交流伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。其中PID控制蘊(yùn)涵動(dòng)態(tài)控制過(guò)程中的信息，具有較強(qiáng)的魯棒性，是交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中最基本的控制方式。為了提高控制效果，往往采用解耦控制和矢量控制技術(shù)。在對(duì)象模型確定、不變化且是線性的以及操作條件、運(yùn)行環(huán)境是確定不變的條件下，采用傳統(tǒng)控制技術(shù)是簡(jiǎn)單有效的。但是在高精度微進(jìn)給的高性能場(chǎng)合，就必須考慮對(duì)象結(jié)構(gòu)與參數(shù)的變化。各種非線性的影響，運(yùn)行環(huán)境的改變及環(huán)境干擾等時(shí)變和不確定因數(shù)，才能得到滿意的控制效果。因此，現(xiàn)代控制技術(shù)在直線伺服電機(jī)控制的研究中引起了很大的重視。常用控制方法有：自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、魯棒控制及智能控制。主要是將模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與PID、H∞控制等現(xiàn)有的成熟的控制方法相結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，以獲得更好的控制性能。 應(yīng)用
直線電機(jī)可以認(rèn)為是旋轉(zhuǎn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)方面的一種變形，它可以看作是一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿其徑向剖開(kāi)，然后拉平演變而成。隨著自動(dòng)控制技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，對(duì)各類(lèi)自動(dòng)控制系統(tǒng)的定位精度提出了更高的要求，在這種情況下，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)再加上一套變換機(jī)構(gòu)組成的直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代控制系統(tǒng)的要求，為此，世界許多國(guó)家都在研究、發(fā)展和應(yīng)用直線電機(jī)，使得直線電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣。
直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，主要有如下幾個(gè)特點(diǎn)：一是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于直線電機(jī)不需要把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)的附加裝置，因而使得系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，重量和體積大大地下降；二是定位精度高，在需要直線運(yùn)動(dòng)的地方，直線電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)直接傳動(dòng)，因而可以消除中間環(huán)節(jié)所帶來(lái)的各種定位誤差，故定位精度高，如采用微機(jī)控制，則還可以大大地提高整個(gè)系統(tǒng)的定位精度；三是反應(yīng)速度快、靈敏度高，隨動(dòng)性好。直線電機(jī)容易做到其動(dòng)子用磁懸浮支撐，因而使得動(dòng)子和定子之間始終保持一定的空氣隙而不接觸，這就消除了定、動(dòng)子間的接觸摩擦阻力，因而大大地提高了系統(tǒng)的靈敏度、快速性和隨動(dòng)性；四是工作安全可靠、壽命長(zhǎng)。直線電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸傳遞力，機(jī)械摩擦損耗幾乎為零，所以故障少，免維修，因而工作安全可靠、壽命長(zhǎng)。
直線電機(jī)主要應(yīng)用于三個(gè)方面：一是應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)，這類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)合比較多；其次是作為長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)電機(jī)；三是應(yīng)用在需要短時(shí)間、短距離內(nèi)提供巨大的直線運(yùn)動(dòng)能的裝置中。 高速磁懸浮列車(chē) 磁懸浮列車(chē)是直線電機(jī)實(shí)際應(yīng)用的最典型的例子，美、英、日、法、德、加拿大等國(guó)都在研制直線懸浮列車(chē)，其中日本進(jìn)展最快。
直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯 世界上第一臺(tái)使用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯是1990年4月安裝于日本東京都豐島區(qū)萬(wàn)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(dòng)的電梯沒(méi)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，就必須使用無(wú)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(dòng)，線圈裝在井道中，轎廂外裝有高性能永磁材料，就如磁懸浮列車(chē)一樣，采用無(wú)線電波或光控技術(shù)控制。
超高速電動(dòng)機(jī) 在旋轉(zhuǎn)超過(guò)某一極限時(shí)，采用滾動(dòng)軸承的電動(dòng)機(jī)就會(huì)產(chǎn)生燒結(jié)、損壞現(xiàn)象，國(guó)外研制了一種直線懸浮電動(dòng)機(jī)（電磁軸承），采用懸浮技術(shù)使電機(jī)的動(dòng)子懸浮在空中，消除了動(dòng)子和定子之間的機(jī)械接觸和摩擦阻力，其轉(zhuǎn)速可達(dá)25000～100000r/min以上，因而在高速電動(dòng)機(jī)和高速主軸部件上得到廣泛的應(yīng)用。如日本安川公司新近研制的多工序自動(dòng)數(shù)控車(chē)床用5軸可控式電磁高速主軸采用兩個(gè)徑向電磁軸承和一個(gè)軸向推力電磁軸承，可在任意方向上承受機(jī)床的負(fù)載。在軸的中間，除配有高速電動(dòng)機(jī)以外，還配有與多工序自動(dòng)數(shù)控車(chē)床相適應(yīng)的工具自動(dòng)交換機(jī)構(gòu)。
P01-23x80/10x50LinMot直線伺服電機(jī)P01-23x80系列
工業(yè)直線伺服電機(jī)
Linmot直線電機(jī)是使用直接的電磁原理。直線電機(jī)的運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生不需要齒輪，傳送帶。電機(jī)僅由滑桿和定子兩部份組成。滑桿是由一內(nèi)部裝滿釹鐵硼磁鋼的不銹鋼管構(gòu)成的精密部件定子包含線圈，滑塊軸承，位置傳感器，溫度控制器，以及帶綜合電子銘牌的微處理器。 |
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工業(yè)直線伺服電機(jī)
Limot 直線電機(jī)和伺服控制器可以應(yīng)用在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中。它們卓越的性能、低廉的維護(hù)成本以及極長(zhǎng)的使用壽命使它們赫赫有名。最新產(chǎn)品MPC系統(tǒng)（Multi Position Cylinder System)是專(zhuān)門(mén)為滿足簡(jiǎn)單的位置控制使用而設(shè)計(jì)，例如替換汽缸一類(lèi)的產(chǎn)品。
Limot直線電機(jī)是無(wú)刷同步電機(jī),綜合定位,防止過(guò)載, 帶有電子銘牌.
Limot直線電機(jī)直接由電磁驅(qū)動(dòng),不需要齒輪及其他機(jī)械裝置。所有電機(jī)的部件均鑄于鋼管中,可以最理想地避免破損和污染(IP67)。電機(jī)有兩種出線方式:直接電線接出,萬(wàn)向接頭引出.
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工業(yè)直線伺服電機(jī)
Limot導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是由軸套和軸承組成的導(dǎo)向部件,應(yīng)用于線性電機(jī),移動(dòng)平臺(tái),反向旋轉(zhuǎn),高精度位置控制,并可以用力矩控制.
控制器可以執(zhí)行簡(jiǎn)單的點(diǎn)到點(diǎn)位置控制，也可完成高度精確的多軸同步應(yīng)用。與上位系統(tǒng)可以采用串口，fieldbusses,或fieldbus總線，以太網(wǎng)。支持多種總線和協(xié)議連接主PLC,工業(yè)PC,或主控制器 |
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工業(yè)直線伺服電機(jī)
LinMot設(shè)計(jì)者為客戶提供了高端的線性運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)品可以在數(shù)秒鐘分析命令，并根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)使應(yīng)用最優(yōu)化。然后數(shù)據(jù)庫(kù)不需要大量的人工計(jì)算，而自身選擇恰當(dāng)?shù)腖inmot驅(qū)動(dòng)程序。
操作系統(tǒng)有兩個(gè)不同的版本，以滿足潛在客戶的不同需求。 初級(jí)版本能使初學(xué)者很快的詳細(xì)地掌握系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)。入門(mén)者也可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)版本很容易的設(shè)定復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)程序。 |
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