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直線電機(jī)的歷史可以追溯到1840年惠斯登制作的并不成功的略現(xiàn)雛形的直線電機(jī)，其后的160多年中直線電機(jī)經(jīng)歷了探索實(shí)驗(yàn)、開發(fā)應(yīng)用和使用商品化三個(gè)時(shí)期。

1971年至目前，直線電機(jī)終于進(jìn)入獨(dú)立應(yīng)用的時(shí)期，各類直線電機(jī)的應(yīng)用得到了迅速的推廣，制成了許多有實(shí)用價(jià)值的裝置和產(chǎn)品，例如直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的鋼管輸送機(jī)、運(yùn)煤機(jī)、各種電動(dòng)門、電動(dòng)窗等。利用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的磁懸浮列車，速度已超過500km/h，接近了航空飛行的速度。

     我國(guó)的直線電機(jī)的研究和應(yīng)用是從20世紀(jì)70年代初開始的。目前主要成果有工廠行車、電磁錘、沖壓機(jī)等。我國(guó)直線電機(jī)研究雖然也取得了一些成績(jī)，但與國(guó)外相比，其推廣應(yīng)用方面尚存在很大的差距。目前，國(guó)內(nèi)不少研究單位已注意到這一點(diǎn)。

直線電機(jī)在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用的現(xiàn)狀

     近幾年，國(guó)際上對(duì)數(shù)控機(jī)床采用直線電機(jī)顯得特別熱門，其原因是：

為了提高生產(chǎn)效率和改善零件的加工質(zhì)量而發(fā)展的高速加工現(xiàn)已成為機(jī)床發(fā)展的一個(gè)重大趨勢(shì)，一個(gè)反應(yīng)靈敏、高速、輕便的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，速度要提高到40～50m/min以上。傳統(tǒng)的“旋轉(zhuǎn)電機(jī)+滾珠絲杠”的傳動(dòng)形式所能達(dá)到的進(jìn)給速度為30m/min，加速度僅為3m/s2。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)，直線電機(jī)動(dòng)子訂做，其速度是傳統(tǒng)傳動(dòng)方式的30倍，加速度是傳統(tǒng)傳動(dòng)方式的10倍，可達(dá)10g；剛度提高了7倍；直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的工作臺(tái)無反向工區(qū)；由于電機(jī)慣量小，所以由其構(gòu)成的直線伺服系統(tǒng)可以達(dá)到較高的頻率響應(yīng)。

由定子演變而來的一側(cè)稱為初級(jí)，由轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)稱為次級(jí)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，將初級(jí)和次級(jí)制造成不同的長(zhǎng)度，以保證在所需行程范圍內(nèi)初級(jí)與次級(jí)之間的耦合保持不變。直線電機(jī)可以是短初級(jí)長(zhǎng)次級(jí)，也可以是長(zhǎng)初級(jí)短次級(jí)。考慮到制造成本、運(yùn)行費(fèi)用，目前一般均采用短初級(jí)長(zhǎng)次級(jí)。

直線電動(dòng)機(jī)的工作原理與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)相似。以直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為例：當(dāng)初級(jí)繞組通入交流電源時(shí)，便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場(chǎng)，次級(jí)在行波磁場(chǎng)切割下，直線電機(jī)動(dòng)子多少錢，將感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流，直線電機(jī)動(dòng)子報(bào)價(jià)，該電流與氣隙中的磁場(chǎng)相作用就產(chǎn)生電磁推力。如果初級(jí)固定，則次級(jí)在推力作用下做直線運(yùn)動(dòng)；反之，則初級(jí)做直線運(yùn)動(dòng)。

直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)

     一個(gè)直線電機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不僅要有性能良好的直線電機(jī)，具有能在的條件下實(shí)現(xiàn)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)要求的控制系統(tǒng)。隨著自動(dòng)控制技術(shù)與微計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，直線電機(jī)的控制方法越來越多。對(duì)直線電機(jī)控制技術(shù)的研究基本上可以分為三個(gè)方面：一是傳統(tǒng)控制技術(shù)，二是現(xiàn)代控制技術(shù)，三是智能控制技術(shù)。

     傳統(tǒng)的控制技術(shù)如PID反饋控制、解耦控制等在交流伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。其中PID控制蘊(yùn)涵動(dòng)態(tài)控制過程中的過去、現(xiàn)在和未來的信息，而且配置幾乎為優(yōu)，具有較強(qiáng)的魯棒性，是交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中基本的控制方式。為了提高控制效果，往往采用解耦控制和矢量控制技術(shù)。

直線電機(jī)高速直線運(yùn)動(dòng)原理，通過中間轉(zhuǎn)換裝置的優(yōu)勢(shì)有哪些，接下來詳細(xì)介紹。事實(shí)上，我們?cè)诤芏鄨?chǎng)合可以看到，許多直線驅(qū)動(dòng)裝置或系統(tǒng)都是采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過中間轉(zhuǎn)換裝置（例如鏈條、鋼絲繩、同步帶、齒條或絲杠等機(jī)構(gòu)）轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的。由于這些裝置或系統(tǒng)有中間轉(zhuǎn)換傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所以整機(jī)存在著體積大、效率低、精度低等問題。近些年直線電機(jī)的高速發(fā)展，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。直線電機(jī)的速度通常指線速度，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。直線電機(jī)的速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過機(jī)械部件，形成直線位移運(yùn)動(dòng)的速度。這個(gè)速度的大小，代表了直線電機(jī)的性能，生產(chǎn)制造商的技術(shù)水平。直線電機(jī)的應(yīng)用，與旋轉(zhuǎn)電機(jī)有些區(qū)別，它與負(fù)載的情況有很大的關(guān)系。所以，我們提到的速度，通常指空載下的直線移動(dòng)速度。普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)由于受到離心力的作用，其旋轉(zhuǎn)速度受到限制；而直線電機(jī)運(yùn)行時(shí)，它的零部件和傳動(dòng)裝置不像旋轉(zhuǎn)電機(jī)那樣會(huì)受到離心力的作用，因而它的直線速度可以不受限制。

       直線電機(jī)由于技術(shù)含量、制造工藝和材料的問題，所以成本較高。并不單一是因?yàn)橛来挪牧系某杀靖?，主要還有對(duì)制造直線電機(jī)的加工設(shè)備要求較高，例如怎么樣保證較長(zhǎng)行程的加工精度等，需要的數(shù)控機(jī)床才能完成。隨著我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的不斷提升，加工工藝和加工精度都會(huì)逐步提高，蓬江直線電機(jī)動(dòng)子，相信再過幾年，直線電機(jī)的機(jī)械制造成本會(huì)大大降低。談到稀土永磁材料的成本，的確這段時(shí)間增長(zhǎng)的較快，很多應(yīng)用到該材料的電機(jī)成本都在上漲。如何能夠更好的應(yīng)用稀土永磁材料，已經(jīng)是一個(gè)關(guān)系到材料方面的新課題，這個(gè)需要生產(chǎn)永磁材料的廠家研究。例如，現(xiàn)有的稀土永磁體都是采用燒結(jié)工藝，磁密度較大，是否有的場(chǎng)合可以采用粘結(jié)工藝，磁密度偏小些，可以應(yīng)用到一些輕負(fù)載、小功率的電機(jī)。

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