引言：直線電機是各類超高速、精密機床的理想傳動方式。本文從直線電機的驅動技術介紹它的工作原理，介紹了直線電機在各類加工設備上的應用情況與研究動態(tài)。

直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉電機按徑向剖開，并展成平面而成。直線電機也稱線性電機，線性馬達，直線馬達，推桿馬達，多用于工業(yè)機器人、桁架機器人等。最常用的直線電機類型是平板式和U型槽式，和管式。線圈的典型組成是三相，由霍爾元件實現(xiàn)無刷換相。

直線電機驅動技術是近10年發(fā)展起來的一種新型進給傳動方式，在各類高速、精密加工設備上具有廣泛的應用前景。直線電機在機床進給伺服系統(tǒng)中的應用，近幾年來已在世界機床行業(yè)得到重視，并在西歐工業(yè)發(fā)達地區(qū)掀起直線電機熱。下面，我們就來介紹直線電機的驅動技術。

直線電機驅動技術

在機床進給系統(tǒng)中，采用直線電機直接驅動與原旋轉電機傳動的最大區(qū)別是取消了從電機到工作臺(拖板)之間的一切機械中間傳動環(huán)節(jié)，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零。這種傳動方式被稱為零傳動。正由于這種零傳動方式，帶來了原旋轉電機驅動方式無法達到的性能指標和一定優(yōu)點。

1、高速響應

由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應時間常數較大的如絲杠等機械傳動件，使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應性能大大提高，反應異常靈敏快捷。

2、精度

直線驅動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機械機構引起的傳動誤差減少了插補時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。

3、動剛度高

由于直接驅動，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象，同時提高了其傳動剛度。

4、速度快、加減速過程短

由于直線電機最早主要用于磁懸浮列車(時速可達500Km/h)，所以用在機床進給驅動中，要滿足其超高速切削的最大進個速度(要求達60～100M/min或更高)當然是沒有問題的。也由于上述零傳動的高速響應性，使其加減速過程大大縮短。以實現(xiàn)起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停。可獲得較高的加速度，一般可達(2～10)g(g=9.8m/s2)，而滾珠絲杠傳動的最大加速度只有(0.1～0.5)。

5、行程長度不受限制

在導軌上通過串聯(lián)直線電機，就可以無限延長其行程長度。

6、動安靜、噪音低

由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌(無機械接觸)，其運動時噪音將大大降低。

7、效率高

由于無中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦時的能量損耗。科爾摩根PLATINNMDDL系列直線電機和SERVOSTARCD系列數字伺服放大器構成一種典型的直線永磁伺服系統(tǒng)，它能提供很高的動態(tài)響應速度和加速度、極高的剛度、高的定位精度和平滑的無差運動。

直線電機工作原理

直線電機的工作原理與旋轉電機相似，它也有直流、交流、步進、永磁、電磁、同步和異步等多種類型。從其結構來講，它又有動圈式、動鐵式、平板型和圓筒型等形式。

直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉電機按徑向剖開，并展成平面而成。由定子演變而來的一側稱為初級，由轉子演變而來的一側稱為次級。在實際應用時，將初級和次級制造成不同的長度，以保證在所需行程范圍內初級與次級之間的耦合保持不變。直線電機可以是短初級長次級，也可以是長初級短次級。考慮到制造成本、運行費用，目前一般均采用短初級長次級。

以直線感應電機為例：當初級繞組通入交流電源時，便在氣隙中產生行波磁場，次級在行波磁場切割下，將感應出電動勢并產生電流，該電流與氣隙中的磁場相作用就產生電磁推力。如果初級固定，則次級在推力作用下做直線運動;反之，則初級做直線運動。一個直線電機應用系統(tǒng)不僅要有性能良好的直線電機，還必須具有能在安全可靠的條件下實現(xiàn)技術與經濟要求的控制系統(tǒng)。

文中通過對直線電機驅動技術的介紹，我們了解了直線電機的一些優(yōu)點，同時也知道了直線電機的驅動技術和工作原理。隨著新型磁性材料和電機專用冷卻方法的出現(xiàn)，隨著機床高速化、精密化的進一步發(fā)展，直線電機在機床上的應用必定會越來越廣泛。更多直線電機的知識和應用，請關注我們吧。