直线电机在机床设备中的应用

安川直线伺服电机介绍
安川直线伺服电机（Yaskawa linear servo motor）是一种用于精确
位置控制的电机。

其特点是能够直接将运动转化为直线运动，并能够实现
高速、高精度的运动控制。

它主要由直线电机和直线电机驱动器两部分组成，能够广泛应用于工业自动化领域。

安川直线伺服电机广泛应用于机械加工、自动化装配、半导体制造等
领域。

它可以应用于各种机械设备，实现精确的位置控制和高速运动。

在
机械加工领域，它可以用于数控机床、切割机械等设备上，实现复杂零件
的加工。

在自动化装配领域，它可以用于机器人臂等设备上，实现自动装
配任务。

在半导体制造领域，它可以用于半导体生产线上，实现半导体器
件的生产和组装。

总之，安川直线伺服电机是一种高精度、高速度的电机，能够实现精
确的直线运动。

它具有速度快、精度高、响应快的特点，适用于机械加工、自动化装配、半导体制造等领域。

它的广泛应用将为工业自动化带来更高效、更精确的运动控制体验。

直线电机原理、特点及其运用直线电机的结构可以看作是将一台旋转电机沿径向剖开，并将电机的圆周展开成直线而形成的。

其中定子相当于直线电机的初级，转子相当于直线电机的次级，当初级通入电流后，在初次级线圈之间的气隙中产生行波磁场，在行波磁场与次级永磁体的作用下产生驱动力，从而实现运动部件的直线运动。

直线电机的工作原理设想把一台旋转运动的感应电动机沿着半径的方向剖开，并且展平，这就成了一台直线感应图电动机。

初级做得很长，延伸到运动所需要达到的位置，也可以把次级做得很长；既可以初级固定、次级移动，也可以次级固定、初级移动．通入交流电后在定子中产生的磁通，根据楞次定律，在动体的金属板上感应出涡流。

设产生涡流的感应电压为E，金属板上有电感L和电阻R，涡流电流和磁通密度将（费来明法则）产生连续的推力F。

直线电机的特点：高速响应。

由于系统中取消了一些响应时间常数较大的如丝杠等机械传动件，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。

定位精度高。

线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构引起的传动误差减少了插补时因传动系统滞后带来跟踪误差。

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。

同时传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，提高了其传动刚度。

速度快、加减速过程短行程长度不受限制。

在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。

动安静、噪音低。

由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。

效率高。

由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗。

直线电机主要应用于三个方面应用于自动控制系统，这类应用场合比较多；作为长期连续运行的驱动电机；应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。

附：直线电机应用实例一、活塞车削数控系统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。

・２・《机床与液压》２００４．Ｎｏ．６的生产量。

当今世界最优秀的超高速机床，可能要数日本Ｍａｚａｋ公司开发的ＨＭＣ乃一６６０Ｌ了（见图１）。

主轴可在１．６ｓ秒内从０加速到２００００ｒ／ｍｉｎ；由ＧＥＦＡＮＵｃ直线电机驱动三轴，快移速度高达２０８ｍ／ｍｉｎ，加速度３．２９，各轴在１２０ｍ／ｍｉｎ速度下进行高速加工，换刀时间只有２．４ｓ“。

我国广东工业大学开发了感应宜线电机驱动的高速加工中心ＧＤ一３型，额定进给力２０００Ｎ，最高速度达１００Ｉｎ／ｍｉｎ，定位精度达４“ｍ”１ｏ２００３年４月，在北京举行的ｃＩＭＴ２００３中国国图ｌＭｚａｋ的ＨＭｃ际机床展览会上，德国Ｆ３—６６０ＬＧＲＯＢ公司展出ＢＺ５００Ｌ高速卧式加工中心，主轴转速１８０００ｒ／ｍｉｎ，直线电机驱动ｘ、Ｙ、ｚ三轴，行程均为６３０ｍｍ，快移速度１２０ｎ∥ｍｉｎ，加速度分别为１９、１．２９、３．４９，换刀时间只有２．５ｓ；直线电机由ｓｉｅｍｅｎｓ制造。

参展的还有德国ＤＭＧ公司的ＤＭｃ６４Ｖ立式加工中心，ＥＭＡＧ公司的ＶＧ１１０Ｄｓ立式车磨中心，都使用了直线电机驱动技术。

北京机电研究院展出了一台立式高速加工中心，直线电机驱动ｘ、Ｙ轴，快移速度６０Ｉｎ／ＩＩｌｉｎ。

类似这些高速加工中心，代表着先进制造技术的未来发展方向。

２直线电机驱动超精密机床及其它机床尖端技术、微电子工业等离不开精密和超精密加工（ｕｈｒａｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃｕｔｔｉｎｇ）技术，如制造微型机器人，陀螺仪，大型太空望远镜的镜面，大规模集成电路、芯片等。

现在的超精密加工精度已经达到百分之几微米。

可采用液体静压轴承或空气静压轴承主轴，空气静压导轨，国际上空气导轨的直线度可达０．１一Ｏ．２仙ｎ∥（２５０ｍｍ）。

直线电机用于超精密加工机床，可以获得很好的效果。

如美国Ｐｒｅｃｉｔｅｃｈ公司的Ｎａｎｏｆｏｌｍ２００，是两轴的超精密数控仿形机床，机床用的直线电机是Ｍ啊Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ公司制造，主要加工大型太空望远镜的镜面，使用金刚石刀具，压电晶体误差补偿技术，加工精度达到０．０２５斗ｍ，获得镜面效果；速度范围大，在ｌｕ皿／ｓ低速下无爬行。

国内外直线电机发展动向与技术趋势一、国内外直线电机的发展动向近些年来，国内外直线电机的发展动向可总结为三个方面，即：一是向高速、高精度方面发展；二是向大推力、大容量方面发展；三是向物流设备方面发展。

1、在高速、高精度方面的发展1.1直线电机驱动的高速、高精度现代机床直线电机在高速、高精度方面的发展首推在现代机床业中的应用。

传统机床的驱动装置依赖丝杆驱动，丝杆驱动本身就具有一系列不利因素，包括：长度限制、机械背隙、磨擦、扭曲、螺距一周期误差、较长的振动衰减时间、与电机的耦合惯量以及丝杠的轴向压缩等。

所有这些因素均限制了传统驱动装置的效率和精度。

当设备磨损时，必须进行不断地调节以确保所需精度。

直线电机驱动技术可以保证相当高的性能水准以及比传统的将旋转运动转化为直线运动的电机驱动装置具备更高的效率和简便性，具有传统驱动装置无法达到的高速、高精度。

机床应用直线电机的优势可简单地描述为以下几点，即：1）高响应性一般来讲，电气元器件比机械传动件的动态响应时间要小几个数量级。

由于系统中取消了响应时间较大的如丝杠等机械传动件，使整个闭环伺服系统动态响应性能大大提高。

2）高精度性由于取消了丝杠等机械传动机构，因而减少了传统系统滞后所带来的跟踪误差。

通过高精度直线位移传感器，进行位置检测反馈控制，大大提高机床的定位精度，其精度误差可达0.001 μm。

3）高传动刚度、推力平稳“直接驱动”提高了传动刚度，直线电动机的布局，可根据机床导轨的形面结构及其工作台运动时的受力情况来布置，通常设计成均布对称，使其运动推力平稳。

4）高速度、加减速过程短机床直线电机进给系统，能够满足60～100 m／min或更高的超高速切削进给速度。

由于具有高速响应性，其加减速过程大大缩短，加速度一般可达到(2～10)g。

5）行程长度不受限制通过直线电动机的定子铺设，就可无限延长动子的行程长度。

6）运行时噪声低取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，导轨副可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），使运动噪声大大下降。

直线电机在电脑绣花机中的应用介绍概述电脑绣花机是一种通过电脑控制的自动化绣花设备，使用者可以通过电脑上的软件编辑出要绣的图案，然后将数据传输给电脑绣花机，机器会按照预设的路径，使用不同颜色的线进行针迹绣制。

通过使用直线电机，电脑绣花机可以更加精确快速地完成绣制任务。

直线电机的优势直线电机是一种常见的线性电机，其特点是输出力矩大、速度快、精度高、可靠性强，运动平稳。

相比传统的轮廓线驱动方式，使用直线电机的电脑绣花机具有以下优势：1.精度更高：直线电机可以实现连续运动，从而避免了轮廓线驱动中，由于运动不连续而导致的误差。

这样，在电脑绣花机使用直线电机进行运动时，可以确保绣花的精度更高，线路更加平滑。

2.加速度更大：由于直线电机的输出力矩大，因此可以更加迅速地响应用户输入，完成加速和减速。

这样一来，电脑绣花机的运动速度更快，时间更短，效率更高。

3.更加稳定：直线电机的结构较为紧凑，具有长寿命和高可靠性的特点。

使用直线电机的电脑绣花机，不仅能够实现高速高精度的绣花，还能够保证机器运行的稳定性和安全性。

直线电机在电脑绣花机中的应用直线电机广泛应用于电脑绣花机中，主要应用在绣头的电脑控制、运动和部件的位置调整。

以下是直线电机在电脑绣花机中的主要应用：绣头的电脑控制电脑绣花机的绣头是机器会通过线头对面绣花底布进行运动，完成绣花的核心部分。

使用直线电机的电脑绣花机，可以通过电脑上的软件，对绣头进行精准控制。

用户可以通过软件自由调整绣花的大小、位置和形状，直线电机可以根据这些指令精确移动绣头，完成出色的自动绣花。

运动调整在绣花过程中，绣头需要进行上下、左右运动来完成不同花型的绣制。

直线电机可以根据输入信号，根据自定义运动路径来完成绣头的运动，从而实现绣花线条的精确绣制。

部件的位置调整电脑绣花机中的各个部件，如：花针、轮廓线等都需要进行位置调整，以保证绣花的精度和美观。

直线电机可以通过对绣花机花针、轮廓线等部件的控制，对这些零件进行精准的位置调整，保证绣花的档次和品质。

收稿日期:2002204227;修改日期:2002207205作者简介:郜业猛(1974-),男,安徽濉溪人,国防科学技术大学硕士生.第25卷第5期合肥工业大学学报(自然科学版)V o l .25N o .52002年10月JOU RNAL O F H EFE I UN I V ER S IT Y O F T ECHNOLO GY O ct .2002直线电机在数控机床进给系统中应用现状与趋势郜业猛,　杨正新,　于世江,　张翊诚(国防科学技术大学机电工程与自动化学院,湖南长沙　410073)摘　要:介绍了直线电机在机床进给系统中应用的进展情况和发展前景;把数字控制的直线电机进给系统与滚珠丝杠进给系统的性能进行了对比,指出了数字控制的直线电机进给系统的优点;在分析了直线电机自身特点的基础上,提出了直线电机在设计和应用中应着重解决磁路设计、控制策略和散热问题;并给出了直线电机进给系统在活塞异形外圆加工上应用的实例。

关键词:高速加工;直线电机;边端效应;异形外圆加工;有限元法中图分类号:TM 359.4 文献标识码:A 文章编号:100325060(2002)0520777205Appl ica tion of l i near m otor to nu m er ica lly con trolledmach i ne tool and the prospectGAO Ye 2m eng ,　YAN G Zheng 2x in ,　YU Sh i 2jiang ,　ZHAN G Y i 2cheng(Co llege of E lectrom echanical Engineering and A utom ati on ,U niversity of Science and T echno logy of N ati onal D efence ,Changsha 410073,Ch ina )Abstract :A pp licati on of the linear m o to r to the m ach ine too l is in troduced as w ell as the p ro spect .A con trast betw een the num erically con tro lled linear m o to r system and the ball bearing 2screw po le sys 2tem is m ade ,and the advan tages of the num erically con tro lled linear m o to r system are po in ted ou t .O n the basis of analyzing the characteristics of the linear m o to r ,the leading p rob lem s in the design and ap 2p licati on of the linear m o to r are given as fo llow s :the design of m agnetic w ay ,the m ean s of con tro l and the b lue po in t of coo ling system .F inally ,an exam p le of the app licati on of the linear m o to r to the irregu lar su rface tu rn ing of p iston is given .Key words :h igh 2sp eed m ach in ing ;linear m o to r ;end effect ;irregu lar su rface tu rn ing ;fin ite elem en t m ethod1　高速加工对机床进给系统的要求高速切削理论创立以来,特别是应用于立铣刀加工铝合金获得巨大成功后,高速机床得到了迅猛发展。

直线电机在机床上的应用
乔景富
【期刊名称】《机电一体化》
【年(卷),期】1998(4)3
【摘要】一、前言直线电机这个词来源于英文(line motor),又有人称为线性马达、力马达。

1996年美国芝加哥机床展览会IMTS’96上美国Ingerell milling公司
在高速进给机床(HVM)上首次展出这种电机,该公司在40年前就开始研制,目前已
对外销售,并在卧式铣床(FF—510)上应用,预计在两年后的IMTS’98芝加哥机床
展览会上,该机床将是最引人注目的展品。

1996年,在日本第18届国际机床展览
会上,展出夫阿纳库(日本)开发的直线电机,并应用于高速研磨机床。

德国西门子(IFNI)的直线电机在CIMT’97现场表演120m/min高速进给,使观众大开眼界。

西门子公司的直线电机最大进给速度可达200m/min。

其最大推力可达6600N,最大位移距离为504mm,适用对象为高速铣床、曲轴车床、超精密车床、磨床及激
光机床等。

【总页数】2页(P37-38)
【关键词】机床;直线电机;旋转电机
【作者】乔景富
【作者单位】包头液压机械厂
【正文语种】中文
【中图分类】TG502.34
【相关文献】
1.直线电机在高档数控机床上的应用现状 [J], 张倩;万里冰;赵彤
2.直线电机在高档数控机床上的应用 [J], 张伟;王亮;杨冬
3.直线电机技术在PCB数控钻床上的应用 [J], 肖强
4.直线电机在机床上的应用研究 [J], 乔昌风
5.直线电机技术在PCB数控钻床上的应用 [J], 肖强
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直线电机的原理及应⽤（实例图）最完整版——包括直线电机原理，基础知识，优缺点，应⽤场合，国内主要⽣产⼚家，直线电机发展史，现在国内的技术等。

看完这个你就是直线电机专家了直线电机原理直线电机是⼀种将电能直接转换成直线运动机械能，⽽不需要任何中间转换机构的传动装置。

它可以看成是⼀台旋转电机按径向剖开，并展成平⾯⽽成。

对应旋转电机定⼦的部分叫初级，对应转⼦的部分叫次级。

在初级绕组中通多相交流电，便产⽣⼀个平移交变磁场称为⾏波磁场。

在⾏波磁场与次级永磁体的作⽤下产⽣驱动⼒，从⽽实现运动部件的直线运动。

各系列直线电机分类及其特征■⽆铁芯直线电机⽆铁芯电机的线圈内部不存在铁芯，线圈继续在双磁路中间运⾏，典型形状如图1.⽆齿槽效应，容易实现更安定的运动，实现更⾼精度2.体积⼩重量轻，易实现⾼加速度运⾏实物图：■有铁芯直线电机有铁芯电机的线圈缠绕在铁芯上，可以产⽣更⼤的推⼒。

1.推⼒密度⾼，在同等尺⼨下提供更⾼的推⼒，可提供最⼤上万⽜顿推⼒2.磁性吸引⼒，动⼦定⼦间会产⽣较⼤的磁性吸引⼒实物图：■圆筒状直线电机圆筒状直线电机采⽤两端⽀撑机构，能简洁地替换丝杆机构。

=========================================直线电机与旋转电机相⽐，主要有如下⼏个特点：⼀是结构简单，由于直线电机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，因⽽使得系统本⾝的结构⼤为简化，重量和体积⼤⼤地下降；⼆是定位精度⾼，在需要直线运动的地⽅，直线电机可以实现直接传动，因⽽可以消除中间环节所带来的各种定位误差，故定位精度⾼，如采⽤微机控制，则还可以⼤⼤地提⾼整个系统的定位精度；三是反应速度快、灵敏度⾼，随动性好。

直线电机容易做到其动⼦⽤磁悬浮⽀撑，因⽽使得动⼦和定⼦之间始终保持⼀定的空⽓隙⽽不接触，这就消除了定、动⼦间的接触摩擦阻⼒，因⽽⼤⼤地提⾼了系统的灵敏度、快速性和随动性；四是⼯作安全可靠、寿命长。

直线电机可以实现⽆接触传递⼒，机械摩擦损耗⼏乎为零，所以故障少，免维修，因⽽⼯作安全可靠、寿命长。

直线电机的工作原理及应用摘要：直线电机是一种应用广泛的直线运动轴，它具有无接触、高精度、高速度、高加速度和长寿命等优点，在自动化生产和交通工具上得到广泛应用。

本文概括介绍了直线电机的构造、工作原理和应用，以及其优势和局限性。

关键词：直线电机、无接触、高精度、高速度、高加速度、长寿命正文：直线电机是一种使用电磁力来产生直线运动的电动机，它与传统的旋转电动机不同，可以实现无接触、高精度、高速度、高加速度和长寿命等优点。

直线电机的工作原理是利用电磁力的作用来使电机运动，当电流通过电线时，就会在电线周围产生一个磁场，当磁场与其他磁场发生相互作用时，就会产生电磁力，从而使电机产生直线运动。

直线电机主要分为两类，一类是利用固定磁铁和线圈之间的作用来产生运动，另外一类是利用电流在直线电机内部形成强大的磁场，从而使电机产生运动。

其中，利用磁铁和线圈之间作用的直线电机类似于传统的电动机，结构相对简单，速度和力矩较小，主要应用于较小的装置上。

利用内部磁场形成直线运动的直线电机，结构相对复杂，但可以实现高速度、高加速度等高性能。

直线电机具有广泛的应用，最常见的是在自动化生产线上，利用其高精度和高速度的特点来实现准确的运动控制。

例如，在半导体制造过程中，直线电机可以用于自动化装配设备来保证产品质量和生产效率。

此外，直线电机还可以应用于交通工具中，例如磁悬浮列车、磁浮飞车等。

尽管直线电机具有很多优点，但也存在其局限性。

例如，直线电机需要特殊的导轨和磁铁来实现运动，造价相对较高；此外，在高负载情况下，直线电机会产生较大的热量，导致设备损坏或性能下降等问题。

综上所述，直线电机是一种先进的电动机，具有很多优点，但在实践应用中还需要针对具体情况进行优化和改进。

未来，随着科技水平的不断提高，直线电机将会在更广泛的领域中得到应用。

在当前的制造业和自动化生产中，直线电机的应用越来越广泛。

它可以对生产效率进行优化，并且减少了劳动力成本，并实现了生产环境的安全和人员安全性，因此具有重要的优点和应用前景。