現(xiàn)如今，直線電機應用越來越廣泛，尤其是高端應用場所取代絲桿+伺服是必然的趨勢，那什么是直線電機呢？

直線電機工作原理：

直線電機是指一種利用電磁作用原理，將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動動能的驅(qū)動裝置，它是一種能實現(xiàn)往復直線運動的電動機。

直線電機無論是從結構上還是工作原理上看，都是從旋轉(zhuǎn)電機而來的。首先從結構上來講，可以認為直線電機是將旋轉(zhuǎn)電機沿其軸向剖開，然后將其定子和轉(zhuǎn)子展開，變成如圖1所示的由定子和動子組成的直線電機。

其次從工作原理來講，在旋轉(zhuǎn)電機中，當三相繞組中通入三相對稱正弦電流后，會在氣隙中產(chǎn)生按正弦分布的旋轉(zhuǎn)磁場。與此類似，在直線電機中通入三相電流后，也會在氣隙中產(chǎn)生磁場，如果不考慮端部效應，磁場在直線方向也呈正弦分布，只是這個磁場是平移而不是旋轉(zhuǎn)的，因此稱為行波磁場。行波磁場與次級相互作用便產(chǎn)生電磁推力，驅(qū)動動子沿定子作往復直線運動。這就是直線電機運行的基本原理。

直線電機分類：

由于直線電機和旋轉(zhuǎn)電機之間存在上述對應關系，因此每種旋轉(zhuǎn)電機都有相應的直線電機，但直線電機的結構形式比旋轉(zhuǎn)電機更靈活，另外，由于直線電機的某些性能參數(shù)與應用場合密切相關，所以直線電機除了可按工作原理分類外，還可按結構形式分類和性能分類。

按工作原理分類：如上所述，每種旋轉(zhuǎn)電機都有相應的直線電機與之對應，即有：直線直流電機、直線感應電機、直線同步電機、直線磁阻電機、直線壓電電機等。

按結構形式分類：根據(jù)不同的使用場合，直線電機的結構形式和分為：平板式、U 形、圓筒式，如下圖所示：

平板直線電機


U槽型直線電機


軸棒直線電機


直線電機應用：

①高推力（高推力、大位移）直線電機：其典型應用行業(yè)有高速、高精數(shù)控機床、高速加工中心和并聯(lián)（桿機構）機床等；數(shù)控機械如傳輸機械、冶金機械、紡織機械等；及其他高速、高精且需要高推力、大位移的場合，如飛行模擬器、彈射器，加速滑軌等。

②高響應（高頻響、小位移）直線電機：其典型應用行業(yè)有往返頻率高、位移小、推力不高的各類精密機床，如非圓截面加工機床、高速磨床、電火花成型加工機床等；快速成形、圖像傳遞、光電醫(yī)療、激光加工等設備或裝置上的三維振鏡掃描動態(tài)聚焦系統(tǒng)；電子制造行業(yè)的裝備：插件機、線路板檢測和鉆孔、半導體行業(yè)：芯片加工、切片、連線、離子注入、光刻、芯片檢驗等裝備；計算機外圍驅(qū)備：X-Y繪圖機、高速打印機、掃描儀、數(shù)控坐標測量儀、軟盤驅(qū)動設備等。

直線電機的特點:

直線電機的特點在于直接產(chǎn)生直線運動，與間接產(chǎn)生直線運動的“旋轉(zhuǎn)電機＋滾珠絲杠”相比，其優(yōu)點在于：（具體性能見表1）：

1.沒有機械接觸，傳動力是在氣隙中產(chǎn)生的，因此沒有金屬和金屬的接觸，除了導軌外沒有其它摩擦；

2.結構簡單，體積小，以最少的零部件數(shù)量實現(xiàn)直線驅(qū)動，而且是只有一個運動的部件；

3.行程理論上不受限制，而且性能不會因為行程的改變而受到影響；

4.可以提供很寬的速度范圍，從每秒幾微米到數(shù)米，特別是高速是其一個突出的優(yōu)點；

5.加速度很大，最大可達10g；運動平穩(wěn)，這是因為除了起支撐作用的直線導軌或氣浮軸承外，沒有其它機械連接或轉(zhuǎn)換裝置的緣故；

6.精度和重復精度高，因為消除了影響精度的中間環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的精度取決于位置檢測元件，有合適的反饋裝置可達亞微米級；

7.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。

直線電機缺點：

以上特點可以看出直線電機具有作為伺服電機的全部特性，有著回轉(zhuǎn)式電機無可比的卓越性能。然而任何事物都具有兩面性，直線電機也有其缺點。首先直線電機端部磁場的畸變影響到行波磁場的完整性，使直線電機損耗增加，推力減少，而且存在較大的推力波動，這就是直線電機特有的"端部效應（Edge Effect），直線電機的結構特點決定了端部效應是不可避免的。其次直線電機的控制難度大，因為在電機的運行過程中負載（如工件重量、切削力等）的變化、系統(tǒng)參數(shù)攝動和各種干擾（如摩擦力等），包括端部效應都直接作用到電機上，沒有任何緩沖或削弱環(huán)節(jié)，如果控制系統(tǒng)的魯棒性不強，會造成系統(tǒng)的失穩(wěn)和性能的下降。其他缺點包括安裝困難、需要隔磁、效率低、成本高等。

直線電機模組核心組成：
直線電機（動定子）
直線電機驅(qū)動器
導軌（精度高，不易變形，性價比高）
光柵尺或磁柵尺（高分辨率，安裝方便，性價比高）

機械設計及加工件

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