直线电机也称线性电机，线性马达，直线马达，推杆马达。常用的直线电机类型是平板式直线电机、U型槽式直线电机和圆柱型直线电机。是一种将电能直接转 换成直线运动机械能的电力传动装置。它可以省去大量中间传动机构，加快系统反映速度，提高系统准确度，一个直线电机应用系统不仅是性能良好的直线电机，还得能在可靠的条件下实现技术与经济要求的控制系统。随着自动控制技术与微计算机技术的发展，直线电机的控制方法越来越多。

下面介绍直线电机控制技术应用的实例：

1 活塞车削数控系统

在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为“零传动”。正是由于这种“零传动”方式，带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。其一，高速响应。由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。其二，精度高。直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。采用直线电机的直线运动机构由于具有响应快、精度高的特点，已成功地应用于异型截面工件的CNC车削和磨削加工中。针对产量较大的非圆截面零件，国防科学技术大学非圆切削研究中心开发了基于直线电机的高频响大行程数控进给单元。当用于数控活塞机床时，工作台尺寸为600 mm×320 mm，行程为100 mm，峰值推力为160 N，峰值加速度可达13 g。由于直线电机动子和工作台已固定在一起，所以只能采用闭环控制，该单元的控制系统简图如图2所示。

 

 

基于直线电机的开放式数控系统原理图

这是一个双闭环系统，内环是速度环，外环是位置环。采用高精度光栅尺作为位置检测元件。定位精度取决于光栅的分辨率，系统的机械误差可以由反馈消除，获得较高的精度。

 

2 采用直线电机的开放式数控系统

采用PC机与开放式可编程运动控制器构成数控系统，以通用微机及Windows操作系统为平台，用PC机上的标准插件形式的运动控制器为控制核心，实现了数控系统的开放。基于直线电机的开放式数控系统的总体设计方案如图3所示。

 

 

直线电机位置控制器的原理框图

系统采用在PC机的扩展槽中插入PCI-8132型运动控制卡的方案，由PC机、运动控制卡、伺服驱动器、直线电机、数控工作台等部分组成。其中，数控工作台由直线电机驱动，伺服控制和机床逻辑控制均由运动控制器完成，运动控制器可编程，以运动子程序的方式解释执行数控程序（G代码等，支持用户扩展）。PCI-8132是具有PCI接口的2轴运动控制卡。它能产生高频脉冲驱动步进电机和伺服电机，控制2个轴的电机运动，实现直线和圆弧插补。在数控加工中，提供位置反馈。当今的工业控制技术中PCI总线渐渐地取代了ISA总线，成为主流总线形式，它有很多优点，如即插即用（Plug and Play）、中断共享等，为用户提供了较大的方便，是目前PC机上先进、通用的一种总线

随着高速加工技术的迅速发展，对传动及控制系统的要求越来越高，使直线电机驱动技术的研究力度在逐步加大。因此，加大对直线驱动技术的研究既是技术向更高更快发展的趋势，同时也更能满足市场需要，带来更大的经济效益，成为未来发展的必然趋势。

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