数控系统伺服电机控制技术发展动向(4)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:1

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与滚珠丝杠传动相比，直线电机直接驱动的优点是：

·高刚度
直线电机直接和负载连接，没有间隙，有更高的动态刚度。

·更宽的速度范围
现代电机技术，很容易实现宽调速，速度变化范围可达,1：10000以上。例如，美国科尔摩根公司DDL永磁直线电机高速大于5m/s，低速1μm/s。

·加速特性好、运动惯量小、有更高动态响应性能。
·运行平稳，位置精度高(基本上取决于位置反馈检测元件)。
·无行程限制
采用模块结构, 可接长适应不同行程要求。

·采用直线电机直接驱动
省去了一切中间机械传动，从根本上减小了机械摩损与传动误差，减少维护工作。
轨迹误差小，高速下可获得良好的定位精度。

直线电机直接驱动的优点正好弥补滚珠丝杠传动的不足，与滚珠丝杠传动相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大达10g，刚度提高7倍，最高响应频率达100Hz。

直线电机直接驱动也存在一些缺点和问题，除控制难度大(中间没有缓冲环节和存在端部效应)外，还存在强磁场对周边产生磁干扰，影响滚动导轨副的寿命，同时给排屑、装配、维修带来困难，以及发热大、散热条件差。需解决散热、隔磁、足够的推力、自锁和移动部件轻量化等方面的问题，才能在机床上实际应用，同时成本较高也影响其推广应用。目前这些问题都已得到不同程度的解决，采用者愈来愈多。

交流直线伺服电机也有感应(异步)式和同步式两大类，同步式(次级为永久磁钢)由于效率高、推力密度大、可控性好等优点，尽管其对隔磁防尘要求较高和装配较困难，现在也已成为机床用直线电机的主流。例如，美国Ingersoll铣床公司生产的HVM800高速卧式加工中心，X、Y、Z三轴都采用永磁同步直线伺服电机，最大进给速度可达76.2m/min，最大加速度1.5g。

在高速高精加工机床领域，直线电机驱动和滚珠丝杠驱动虽然还会并存相当长一段时间，但总的趋势是直线电机驱动所占比重会愈来愈大，将来很有可能成为此种机床进给驱动的主流。现在世界各国的知名机床制造商(比如以发展滚珠丝杠驱动闻名于世的日本Mazak公司和韩国的大宇公司)都纷纷推出直线电机驱动的机床，而德国的DMG公司，2001年便已销售装有直线电机的机床约1000台，2002年要翻番，计划为2000台。种种迹象表明，直线电机驱动在高速高精加工机床上的应用已进入加速增长期。 (

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