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听专家怎么说同茂线性马达,众所周知,装备制造业,属国中之重,然而,在装备制造业中,除了数控机床外,很少有人知道线性马达是怎么一回事,有人说,在未来10年,甚至在更短的时间内,线性马达直接驱动将取代传统的机床结构。
线性马达的历史可以回溯到上世纪的1831年8月29日,当时的英国电学之父法拉第发现了电磁感应现象,后来,这种电磁感应成为目前各类马达和发电机工作的基础原理,线性马达也就是利用了这一基本原理。
然而,线性马达并没有像其他旋转马达一样,一经发明就被工业界接受并得到广泛应用。而靠前台得到商业应用直线感应电机,是由英国的电学工程师Eric Laithwaite教授在上世纪70年代发明的,而它仅仅被用于驱动高速织布机中的梭子。
近年来,由于线性马达直接驱动技术的显著优点,才走上了精密运动控制领域:如集成电路制造、硅片加工、精密和超精密加工、航空航天及军事装备制造与控制等。
线性马达与旋转马达的原理相同,概念上可以将旋转马达沿其径向展开并根据运动要求加长,即成为线性马达。其中定子相当于线性马达的初级,转子相当于线性马达的次级。当在初级中通入三相正弦电流后,在次级之间的气隙中就会产生磁场,由于这个磁场是平移的,不是旋转的,故称为行波磁场,在行波磁场与次级的作用下,产生电磁推力,从而使次级产生线性运动。这种线性运动可以直接带动工作台,结构简单、传动环节少、不需要传统的由旋转马达经丝杠来转换,没有传动间隙(包括反向间隙),因此精度较高,被称为“直接传动”、“无间隙传动”或“零传动”,而且具有高速高加速的特点,行程不受限制。
由于线性马达是直接把电能转化为直线的机械运动,并直接与负载相连,故具备高速高加速等特性。现在线性马达在实际运行中可以达到5m/s的速度和5g的高加速度。理论上电机能达到20g的加速度和40m/s的速度,但其他机械结构如导轨和拖链等限制了马达特性的发挥。具体的优点有:
在速度方面,线性马达的较大速度只受驱动电压和控制器的限制。通常线性马达的速度在1微米的分辨率下是3m/s,分辨率为10微米时能达到5 m/s以上的速度。
线性马达驱动的精度、分辨率和重复精度取决于反馈装置。在线性反馈装置的精度很宽的范围下,分辨率和精度主要受控制系统的带宽限制。它的优点一是在高频响上:线性马达驱动的频响特性是传统的通过机械传动装置获得线性运动的100倍,因此具备更快的加速度,从而在工业运用中提高生产能力。二是刚度好:因为没有机械传动装置,刚度的增加是可以通过调节驱动器增益和电流来增加,它比滚珠丝杠驱动的装置好得多。当然它受马达的峰值推力、驱动器较大电流和反馈装置的分辨率限制。三是零间隙:通过导轨支撑直接实现直线运动,中间没有其他机械传动部件,故没有间隙。而目前广泛使用的滚珠丝杠等线性运动结构,都有不能解决的间隙问题。四是维护简单:因为线性马达的初级和次级没有接触部分,故没有磨损。
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