直线电机基本概念
直线电机基本概念
直线电机可以看作旋转电机结构上的一种演变，它可以看作将一台旋转电机沿径向剖开，然后将电机的圆周展开成直线。直线电机可分为：交流直线感应电动机（LIM），交流直线同步电动机（LSM）、直流直线电动机（LDM）、直线步进电动机（LPM）、混合式直线电动机（LHM）、微特直线电动机。其中交流直线同步电动机又分电磁式（EM）、永磁式（PM）、可变电阻（VR）、混合式（HB）、超导体（SC）；直线直流电动机分为电磁式、永磁式、无刷；直线步进电动机分为可变电阻型和永磁型。
同步直线电动机的原理：直线同步电动机与直线异步电动机一样也是由旋转电机演化来的，其工作原理与旋转电机一样。直线同步电动机的磁极一般有直流励磁绕组励磁，或有永磁体励磁。在定子绕组产生的气隙行波磁场与磁极磁场的共同作用下，气隙磁场对磁极动子产生电磁推力。在这个电磁推力的作用下，如果初级是固定不动的，那么次级就沿着行波磁场的运动方向做直线运动。磁极运动的速度v就与行波磁场的移动速度一致,且v=2f t单位(m/s),t为极距。
同步直线电机与异步直线电机在性能、使用范畴上有何区别：直线异步电动机具有：成本低，相同容量的异步电动机的体积是同容量的同步电动机的6倍左右,常用变频器做速度控制，用于精度要求不是很高的场合。直线同步电动机具有更大的驱动力，其控制性能，位置精度更好，体积小，重量轻，且具有发电制动功能。永磁直线同步电动机可应用于各种精密加工设备上。但是成本相对较高。永磁体性能的提高和价格的下降，以及由永磁取代绕线式转子中的励磁绕组所带来的一系列优点:如转子无发热问题、控制系统简单、具有较高的运行效率和较高的运行速度等等。
动圈式直线电机与动磁式直线电机：永磁直线电动机可以做成动磁型，也可以做成动圈型。只要使永磁体产生的磁通由绕组通入直流电励磁产生，任何一种永磁式直线电动机都可以改为电磁式（动磁）直线电动机。动圈型结构具有体积小，成本低和效率高等优点。用于计算机硬盘驱动器的音圈电机（VCM）就是一种动圈型永磁直线直流电动机。动磁式直线电机没有线圈端部，电枢绕组得到完全利用；气隙均匀，消除电枢和磁极间的吸力。动圈式直线电机的动子惯量小，响应快；由于有导线连结，行程一般较小。动磁式与上述刚好相反。
圆筒型直线电机和平板型直线电机的本质区别：直线电机是从普通旋转电机演变来的，如果将普通旋转电机的圆筒型定子，转子剖开拉直，就成了平板型结构的直线电机，如果再把这种扁平的初级，次级卷绕在一根与磁场运动方向平行的轴上，即可得到一种与平板型直线电机完全不同的圆筒型直线电机。圆筒型直线电机的工作原理与直线电机的原理相似，当在初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相互作用就产生电磁推力。如果初级固定，则次级在推力的作用下做直线运动。反之，则初级作直线运动。它把电能直接转变为直线运动的机械能而无中间变换装置。圆筒型直线电机也可分为同步式和感应式两类（也有步进式）。
选择适当的电机
选择适当的电机
为了选择适当的电机，必须考虑若干因素。比如是选择线性运动还是旋转运动？以下为选择一个电机时应考虑的一些基本要求。这将有助于确定是否要使用一个直线电机，还是要使用一个旋转电机。
直线电机
要求多大力？
工作周期是多少？
所希望的步进步长是多少？
步进速率或线速度是多少？
双极性或单极性线圈？
线圈电压？
断电时螺杆能否自锁？
是否有尺寸限制？
所期望的寿命要求是多少？
工作坏境温度是多少？
固定轴或贯通轴式？
驱动器的类型？
旋转电机
要求多大力矩？
工作周期是多少？
所希望的步距角是多少？
步进速度或转速（RPM）是多少？
双极性或单极性线圈？
线圈电压？
定位力矩或保持力矩要求？
是否有尺寸限制？
所期望的寿命要求是多少？
工作坏境温度是多少？
滑动轴承或滚珠轴承?
径向载荷和轴向载荷？
驱动器的类型？
双极性步进电机是指：有两个线圈，四条线。电流在两个线圈中可以正反向流动，所以叫做双极性。
单极性步进电机是指：有两个线圈，但是有五条或六条线，即在一个线圈的中间增加了一个抽头，五条线的可以看成是六条线把两个线圈的两根中间线并在一起。因为在一个线圈的中间有了抽头，电流就可以在一个线圈的一半走不同的流向，但这时只是用到电机线圈的一半而已。
双极性步进电机和单极性步进电机的产生，是源于几十年前，因为步进电机驱动电路较贵，如果用双极性的驱动电路，比单极性的电路要贵很多，所以多年前，单极性的步进电机很多。但是随着步进电机驱动电路成本越来越低，再加上一些很便宜的驱动芯片的出现，双极性电机的应用多了起来。
同时，双极性电机因为一个线圈子正反向电流流过，应用效率高，单极性的则因为电机大部分时间只使用一半的线圈，所以效率较低。但在一些成本要求比较严的地方，单极性电机还是被广泛使用。
交流同步电机
步进电机也可在交流（AC）下运行。但是其中一相绕组必须通过一个适当选择的电容而得电。在这种情况下，电机限制为仅有一个同步速度。例如，如果电源频率为60赫兹，则电源有120次反向或变更。通过电容通电的相位也按照偏移时间顺序而产生相同数量的变更。电机已按相当于240步/秒的速率真正通电。对于15°的旋转电机，要求24个步序来完成一个旋转（24 SPR）。这就成了600转/分（RPM）的同步电机。
对于直线电机，所产生的线性速度取决于电机每步的步长。例如，如果向0.001英寸/步的电机通60赫兹的电源，则所获得的速度为0.240英寸/秒(240步/秒×0.001英寸/步)。很多海顿?的步进电机可以被当成一个300或600RPM的交流同步电机。
混合式电机简介
混合式直线步进电机技术概述
步进电机由旋转运动变为线性运动可用几种机械方法完成,包括齿条和齿轮传动及皮带轮传动以及其他机械联动机械.所有这些设计都需要各种机械零件。而完成这种转变的最有效方法是在电机自身内部实现。
说明
基本的步进电机是由有磁性的转子铁芯通过与由定子产生的脉动的定子电磁场相互作用而产生转动。直线电机把旋转运动变为线性运动，完成这个转变的精密性取决于转子的步进角度和所选方法。线性步进电机，或者称为直线步进电机，首先出现在1968年的第3，402，308号专利上，是颁发给Willian Henschke 的。从此以后，直线步进电机被应用于包括制造、精密调准和精密流体测量在内的诸多高要求领域。
使用螺纹的直线电机的精密度，取决于它的螺距。在直线电机的转子中心安装一个螺母，相应地采用一根螺杆与此螺母啮合，为使螺杆轴向移动，必须用某种方法来防止螺杆与转子组件一同转动。由于螺杆转动受到制约，当转子旋转时，螺杆实现了线性运动。无论是在电机内部用固定螺纹轴组件还是在外部的螺纹轴上使用不能旋转但轴向可自由移动的螺母，都是实现转动约束的典型方法。
为简化设计，在电机内部实现线性变换是有意义的。该方法极大的简化了设计，使得在许多应用领域中能够在不安装外部机械联动装置的情况下直接使用直线电机进行精密的线性移动。
最初的直线电机采用了一个滚珠螺母和丝杆的结合体。滚珠丝杆提高达90%以上的效率，而根据螺纹条件，梯形螺纹提供的效率仅有20%-70%。
尽管对于转换旋转运动为线性运动而言滚珠丝杆是一种高效的方法，但是滚珠螺母对校准要求很高，而且体积较大，费用昂贵。因此，在大多数应用领域中，滚珠丝杆并非是一个较实用的解决方法。
大多数设备设计人员对以混合式步进电机为基础的直线电机十分熟悉。该产品已有多年历史，与其它设备一样有其自身的长处和局限性。设计简便、紧凑、无电刷（因此无火花）、惊人的机械优点、设计的实用性以及可靠性是它与生俱来的优点，然而在某些情况下，此直线电机不能用于某些设备，因为在没有日常维护的条件下它是不能保证其耐久性的。
不过，目前有几种方法可以克服这样的障碍，使直线电机具有更高的耐久性且不用维护，由于步进电机的无电刷设计，产生磨损的唯一部件是转子轴承以及由导螺杆/螺母组成的螺纹接合。滚珠轴承近年来的改进已经提供了适应直线运动的长寿命产品。最近导螺杆和螺母组合的寿命和耐用性也都有了改进。
提高耐久性
首先有必要了解电机的基本结构。一个较好的研究实例Size 17电机，它属于混全式步进电机家庭中尺寸较小的。习惯上，直线电机使用由一轴承级金属材料（如青铜）加工成的空心轴，该空心轴具有内螺纹然后与螺纹导杆连接。空心轴沿转子轴线安装。导杆材料通常为不锈钢，它具有相当的防腐蚀性能。大多数零件所用的螺纹的型式是加工螺纹（如#10-32），此螺纹有单头或多头，这取决于电机所需的精度和速度。
加工螺纹一般选择“V”形螺纹，这是由于其易加工并可轧制成形。尽管这对加工来说是较为适用，但对动力的传输而言却是不利。相比之下Acme螺纹更为合适，主要理由如下：
Acme螺纹的设计更加高效。而从使用角度来看，低损耗（包括磨擦），就意味着磨损少和使用寿命长。从螺纹的基本几何原理看就很容易理解其中的原因。“V”形螺纹的相对面之间的角度为60度，而Acme
螺纹的仅为29度。
假定磨擦、扭矩和螺纹角相同，“V”形螺纹能传送的力约为梯形螺纹的85%。用式（1）和（2）可以求出效率，因为使用的螺纹是V形的，取决于负载方向。60度螺纹的效率除以29度螺纹效率就能计算出比率。
这里的效率计算还未考虑由于“V”形螺纹表面的高压力而产生的额外的损耗。
Acme螺纹导杆一般是为传送动力而制作的，所以其表面光洁度、螺距精度及公差得到严格保证。“V”形螺纹基本上用于紧固螺纹，所以其表面光洁度和直线性并不受到严格控制
与此同时，驱动螺杆的螺母甚至显得更重要，该螺母通常是嵌入电机转子中的。传统的螺母材料采用轴承级的青铜并在其内部加工螺纹，这样做是综合考虑了物理稳定性和润滑性。当然，说它是综合考虑是因为其在这两方面并非特别优秀。直线电机中驱动螺母的较好材料是自润滑的热塑性材料。这是因为用新的工程塑料能使螺杆螺母运动磨擦系数降低。图3是不同内螺纹转子材料的磨擦性能的比较。
结果很明显，但为何不用塑料的驱动螺母？对螺纹来说塑料是好的，可惜的是对于混合式电机中的转子轴颈来说工程塑料却不稳定。由于电机的温度在运行时可能升至167°F，在这种情况下塑料的膨胀量可能达到0.004英寸，但黄铜在同样热条件下仅膨胀0.001英寸。见图4
轴承轴颈在混合式电机结构中是非常重要的,为了达到最佳性能,混合式电机在设计时必须保持千分之几英寸的转子铁芯外径和定子内径之间的空隙。如果转子装配不同心则将与定子内壁磨擦。设计人员希望通过选择合适的材料在螺纹寿命和轴承轴颈的稳定性上都取得较好的效果，而注塑有内螺纹的金属转子结构正好是理想的选择。（图5）
该结构极大地提高了电机运行寿命和效率，并降低了运行噪音。电机寿命比在其它电机中使用的常规青铜螺母结构高，且不需维护。（图6）
步进电机原理
电机将电能转换成机械能，步进电机将电脉冲转换成特定的旋
转运动。每个脉冲所产生的运动是精确的，并可重复，这就是
为什么步进电机在定位应用中如此有效的原因。
永磁步进电机包括一个永磁转子、线圈
绕组和导磁定子。给线圈绕组通电将产
生一个电子磁场，分为北极和南极，见
所示。定子产生产磁场使转子转动
到与定子磁场对直。通过改变定子线圈
的通电顺序可使电机转子产生连续的旋
图2显示了一个两相电机的典型的步进顺序。在第1步中，两相定子中的A相被通电，因异性相吸，其磁场将转子固定在图示位
置。当A相关闭、B相被通电时，转子顺时针旋转90°。在第3步中，B相关闭、A相被通电，但极性与第1步相反，这促使转子再次旋转90°。在第4步中，A相关闭、B相通电，极性与第2步相反。重复该顺序促使转子按90°的步距角顺时针旋转。
图2中显示的步进顺序称为“单相通电”步进。更常用的步进方法是“双相通电”，即电机的两相一直通电。但是，一次只能转换一相的极性，见图3所示。两相步进时，转子与定子两相之间的轴线处对直。由于两相一直通电，本方法比“单相通电”步进多提供了41.1%的力矩，但输入功率却为2倍。
图6
图7.一个7.5度步进电机磁极板的局部剖面图
摩擦力矩（oz-in或g-cm）为要求移动一个载荷的力（单位为oz或g）乘以用于驱动载荷的力臂（r）长度（单位为in或cm）(见图8所示)。
惯性力矩(Ti)是用于加速负载（单位为：g-cm2）而需要的力矩
其中:
I=转动惯量，单位: g-cm2
w=步进速率，单位：步数/秒
t=时间，单位：秒
θ=步距角度，单位：度
常数：93.73
应该注意到的是，当电机的步进频率增加时，电机的反向电动势（EMF）也增加，限制了电流的增大，
并导致可使用的输出力矩的减少。
直线步进电机
步进电机的旋转运动可以通过很多种机械方法转化成直线运动，这包括齿轮，齿条机构，皮带，皮带轮及其他机械机构，这些选择都需要外部机械零件，最有效的方法是将这些转化在电机内部完成，直线步进电机最早在1968年出现，图9是集中最典型的直线步进电机。
图9，海顿永磁式直线步进电机
在直线步进电机内部通过一个内螺纹螺母和导螺杆完成了旋转运动向直线运动的转化，转子的内部被加工成内螺纹，导螺杆代替了轴，为了实现直线运动，导螺杆的旋转运动必须被限制，转子旋转时，内螺纹驱动导螺杆做直线运动，改变转子的旋转方向可以改变直线运动方向，永磁式直线步进电机的基本结构如图10所示。
图10，直线步进电机内螺纹转子和导螺杆界面剖视图
直线步进电机的步长决定于电机的步距角和相互配合的内螺纹螺母和导螺杆的螺距，大螺距螺纹比小螺距螺纹产生的步长大，然而，对于给定的步进速度小螺距螺纹可以提供更大推力。当电机失电时，大螺距螺纹容易被反向驱动或推动，但小螺距螺纹通常却不容易被反向驱动或推动，为了保证高的工作效率，在转子和导螺杆之间必须有一定的自由度，这就要求在两者之间有一定的间隙，这大约有0.001英寸到0.003英寸轴向间隙（也叫反向间隙）。如果要求绝对的位置精度，可以选用本公司的带有游隙补偿设计的产品。我们的直线步进电机，在电机内部完成了旋转运动向直线运动的转化，这给许多应用带来了方便，使得机械结构更加简单，因为直线步进电机自身内部包括了相关部件，所以对于外部零件比如皮带及带轮的需要大大降低或免除，较少的零件使得设计更加容易，降低整个系统的成本和尺寸，并且提高了产品的可靠性。
步进电机的运行需要有一些外部电气部件。这些外部件通常包括电源、逻辑程序器、开关元件和时钟脉冲源。许多商用驱动器已经将这些零件组合成了一个整体。一些基本的驱动器则仅有有末级功率级，而没有可以产生适当步进顺序的电子控制器。
双极性驱动方式
对于具有四根引线的两相双极性电机，这是非常普遍的驱动方式。在一个完整的驱动器/控制器中，控制电路交替地使每相绕组
中电流反向。其步进顺序见"步进电机原理": 图 5.
单极性驱动方式
该驱动方式要求每相上具有一个中间抽头（6根引线）的电机。与使每相绕组中的电流反向不同的是，该驱动只需将电流从每
相中的一个线圈转换到另一个线圈("步进电机原理": 图6). 通过绕组的改变使电机内部的磁场方向发生变化。该方案驱动简单，但每次仅利用了绕组的一半，与相当的双极性电机相比，这使旋转电机产生的力矩或直线电机产生的力大约都减少了30%。
L/R驱动方式
这种类型驱动也可称为恒压驱动。大多数的这类驱动器可以配置成运行双极性或单极性步进电机。L/R代表电感（L）与电阻(R)之间的电气关系。电机线圈阻抗与步进速率之比由这些参数所确定。L/R驱动器应将电源输出电压与电机线圈额定电压相匹配，以适应连续负载工作。许多已经公布的电机性能曲线是以施加在电机引线上的满载额定电压为基础的。电源输出电压级别必须设置的较高，用以补偿驱动器电路内部的电压降，以达到最佳的连续运行效果。
大多数步进电机的性能水平在短时工作制下可以通过提高电压来得以提高。这通常称为“过度驱动”电机。当过度动一个电机时，工作周期中必须有足够的定期断电时间（不施加电源），以防止电机温升超过允许范围。
斩波驱动方式
斩波驱动方式允许步进电机在较高的速度下维持比L/R驱动方式更大的力矩或力。斩波驱动器是一个恒定电流驱动器，通常为双
极性类型。斩波驱动器是通过快速接通和关闭（断路）输出电源，从而控制电机电流。作为一般原则，为获取较佳性能，电源和额
定电机电压之间所推荐的比率为8:1,这个样本中的电机特性曲线就是按照8:1的比例得出的。
微步进驱动方式
许多双极性驱动器拥有微步进的功能。微步进是以电子方式将一个整步长分成诸多较小的步长。例如，一个直线电机的步长为
0.001英寸，将其驱动到每步具有10个微步，这样，一个微步将为0.0001英寸。微步进有效地减少了电机的步进步长。但是，与一
个全步长的精确度相比，每个微步的精确度具有更大的百分比相对误差。和全步长一样，微小步进的增量误差也是非累积的。在大
部分情况下，微步驱动可以有效减弱或消除步进电机的低频振动。
总结& 术语
总结
多年来，步进电机一直被许多领域所使用，随着小型化、计算机控制和降低成本的趋势，混合式步进电机的使用正日益广泛。
特别是近年来，直线电机的使用已经迅速地扩大，在许多领域都能发现这些精密，可靠的电机，包括血液分析仪和其它医疗仪器、
舞台自动化照明、成像设备、HVAC设备、阀门控制，印刷设备、X-Y平台、集成芯片制造、检验试验设备。这些颇具吸引力的技
术简化了设计，而且还削减了组装、采购、库存等相关的费用。
术语
定位或剩余力矩:
在没有电流通过绕组时，能使电机的输出旋转所需施加的力矩。
驱动器:
一个用来运行步进电机的电气控制装置。这包括电源、逻辑程序器、开关元件以及一个确定步进速率的变频脉冲源。
动态力矩:
在一定步进速率下电机所产生的力矩。动态力矩可由PULL IN（牵入）力矩或PULL OUT(牵出)力矩所表示。
保持力矩:
绕组在通以稳态直流电时，能使电机在输出轴旋转所需施加的力矩。
惯性:
物体对加速度或减速的惯性测量值。此处用于指电机所要移动负载的惯性，或电机转子的惯性。
线性步进增量(或称步长):
转子每旋转一个步距角导螺杆所产生的线性位移。
最大温升:
设计的电机允许温升。电机的温升是电机在通电时出现电能损耗温度升高所固有的特性。电能损耗主要有电阻发热（铜损），铁损和摩擦损耗。电机的温度是总的损耗发热温度和环境温度之和。
脉冲速率:
每秒施加到电机绕组上的脉冲数量（PPS）。脉冲速率等于电机步进速率。
每秒脉冲数（PPS）:
电机在一秒钟内所产生的步数（有时称为“步数/秒”）。这由电机驱动器所产生的脉冲频率所决定。
升降速:
在电机不失步的情况下，将给定负荷从原有的低步进速率增加至最大，接着再降低至原有速率的一种驱动技术。
单步进响应:
电机进行完整的一步所要求的时间。
步进:
电机每接收一个脉冲时转子所转的角度，对于直线电机来说，步进为直线距离。
步距角:
每一步转子所产生的旋转，测量单位为度。
每周旋转步数:
转子旋转360°.所需要的总步数。阻力力矩和惯性力矩之和。
力矩:
阻力力矩和惯性力矩之和。
PULL OUT(牵出)力矩:
电机在恒速下能够产生的最大力矩。因为速度不变，所以也没有惯性力矩。周时转子内部的动能和惯性载荷使牵出力矩增大。
PULL IN(牵入)力矩:
心须克服转子惯量的加速转矩，以及加速时固定连接的外接负载和各种摩擦转矩。因此，牵入力矩通常小于牵出力矩。
力矩与惯性比率:
保持力矩除以转子转动惯量。
下表为海顿11年展会计划表
广州工博会3月09-11号广州国际会议展览中心（琶洲展馆）
西安制博会3月16-19号西安曲江展览馆
CMEF 2011 4月16-19号深圳会展中心
北京仪器仪表展4月25-27号北京展览馆
大连自动化及仪器仪表展5月19-21号大连国际会展中心
长沙制造博览会5月29-31号长沙国际会展中心
武汉机电博览会9月23-26号武汉国际会展中心
直线电机运用
直线电机主要应用于三个方面： 一是应用于自动控制系统，这类应用场合比较多； 二是作为长期连续运行的驱动电机； 三是应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。 在实际工业应用中的稳定增长,证明直线电机可以放心的使用。 本期讨论直线电机的运用 Linear motor: 直线伺服电机应用 昆山佳德锐自动化系统销售中心 交流论坛： www.hilife.me 工业之美
什么是直线电机特点 1.什么是直线电机 直线电动机（或称线性马达）（Linear motor）是电动机的一种，其原理与传统的电动机不同，直线电机是直接把输入电力转化为线性动能，与传统的扭力及旋转动能不同。直线电机又分为低加速及高加速两大类，当中低加速直线电机适用于磁悬浮列车及 其他地面交通工具，而高加速直线电机能把物件在短时间内加至极高速度，适用于粒子 加速器、制造武器等。2.直线电机是如何工作的 下面简单介绍直线电机类型 和他们与旋转电机的不同，最 常用的直线电机类型是平板式， U型槽式和管式。线圈的典型组 成是三相，有霍尔元件实现无刷 换相，直线电机用HALL换相的 相序和相电流。 直线电机经常简单描述为旋转电机被展平，而工作原理相同。动子（forcer,rotor) 是用环氧材料把线圈压缩在一起制成的，而且磁轨是把磁铁（通常是高能量的稀土磁铁）固 定在钢上.电机的动子包括线圈绕组，霍尔元件电路板，电热调节器（温度传感器监控温度） 和电子接口。在旋转电机中，动子和定子需要旋转轴承支撑动子以保证相对运动部分的气隙 （airgap）。同样的，直线电机需要直线导轨来保持动子在磁轨产生的磁场中的位置。和旋 转伺服电机的编码器安装在轴上反馈位置一样，直线电机需要反馈直线位置的反馈装置--直 线编码器，它可以直接测量负载的位置从而提高负载的位置精度。 3.直线电机分类 管状直线电机 圆柱形动磁体直线电机的磁路与动磁执行器相似。区别在于线圈可以复制以 增加行程。典型的线圈绕组是三相组成的，使用霍尔装置实现无刷换相。推力 线圈是圆柱形的，沿磁棒上下运动。 U型直线电机 U型槽式直线电机有两个介于金属板之间且都对着线圈动子的平行磁轨。动子由导轨系统 支撑在两磁轨中间。动子是非钢的，意味着无吸力且在磁轨和推力线圈之间无干扰力产生。 非钢线圈装配具有惯量小，允许非常高的加速度。线圈一般是三相的，无刷换相。可以用空 气冷却法冷却电机来获得性能的增强。也有采用水冷方式的。这种设计可以较好地减少磁通 泄露因为磁体面对面安装在U形导槽里。这种设计也最小化了强大的磁力吸引带来的伤害 平板直线电机 有三种类型的平板式直线电机（均为无刷）：无槽无铁芯，无槽有铁芯和有槽有铁芯。选 择时需要根据对应用要求的理解。无槽无铁芯平板电机是一系列coils安装在一个铝板上。由 于FOCER没有铁芯，电机没有吸力和接头效应（与U形槽电机同）。该设计在一定某些应用中有 助于延长轴承寿命。动子可以从上面或侧面安装以适合大多数应用。这种电机对要求控制速度 平稳的应用是理想的。如扫描应用，但是平板磁轨设计产生的推力输出最低。通常，平板磁轨 具有高的磁通泄露。 无槽有铁芯：无槽有铁芯平板电机结构上和无槽无铁芯电机相似。除了铁芯安装在钢叠片 结构然后再安装到铝背板上，铁叠片结构用在指引磁场和增加推力。磁轨和动子之间产生的吸 力和电机产生的推力成正比，迭片结构导致接头力产生。 无槽有铁芯：这种类型的直线电机，铁心线圈被放进一个钢结构里以产生铁芯线圈单元。 铁芯有效增强电机的推力输出通过聚焦线圈产生的磁场。铁芯电枢和磁轨之间强大的吸引力可 以被预先用作气浮轴承系统的预加载荷。这些力会增加轴承的磨损，磁铁的相位差可减少接头力。 加工产品对比
西门子伺服电机选型手册
西门子伺服电机选择手册，SINAMICS S120是一种集V/F、矢量控制和伺服控制于一体的新型驱动控制系统。普通异步电动机不能控制转矩，也不能控制三相异步电动机。 S120系列驱动与伺服电机选型手册第1部分：典型结构的多轴驱动控制单元电机模块与通用直流母线电源模块。带起动机（或scout）和SIMATIC manager软件或s7-300400的书本式柜式PC典型配置图，SIMOTION O/D/P 24 V DL说明：1：主控制模块cu320 2：电源模块SIM 或ALM+24 V电源3：单轴电机模块4：两轴电机模块234电源线终端模块驱动Cliq编码器反馈信号线选项板电抗器功率滤波器传感器模块无编码器电机运动控制，带drivc Cliq接口西门子（中国）自动化传动集团有限公司生产机械SINAMICS S120系列，选自《S120驱动与伺服电机选型手册》第1章多轴传动概述。Sinamics120是一种集V/F、矢量控制和伺服控制于一体的新型驱动控制系统。它不仅可以控制普通的三相异步电动机，还可以控制步进电动机、转矩电动机和直线电动机。其强大的定位功能将实现进给轴的绝对和相对定位。2007年6月发布的DCC（drive control chart）功能将实现逻辑、计算和简单处理功能。SINAMICS S120产品包括：用于普通直流母线的DCAC逆变器和用于单轴的ACAC逆变器。具有公共直流母
线的DC/AC逆变器也称为多轴驱动。它的结构是电源模块和机器模块分开。电源模块将三个交流电整流成540V或600DC，并将电机模块（一个或多个）连接到直流母线。特别适用于多轴控制，特别适用于造纸、包装、纺织、印刷、钢铁等行业。优点是电机轴间能量共享，接线方便简单●单轴控制交流变频器，俗称单轴交流传动，其结构是功率模块和电机模块的组合，特别适合单轴速度和定位控制。本书第一部分包括第1至4章，主要介绍多轴交流传动。第二部分包括第五章至第八章，主要介绍单轴交流传动。第三部分包括第九章，主要介绍电机电缆和信号电缆。第四部分包括第10章，介绍了同步和异步伺服电机的指令数据。第五部分，包括第11章，简要介绍了运动控制系统的指令数据。这本书中的技术资料基本上是英文的。详情请参阅英文原文。西门子（中国）有限公司自动化与传动集团运动控制部生产的机械系列S120系列，源自《S120驱动与伺服电机选型手册》第二章。功率模块是我们通常所说的整流器或整流器/反馈单元。它将三相交流电整流成直流电，并为每个抑制模块（通常称为逆变器）供电。具有反馈功能的模块还可以向电网提供直流电。根据是否有反馈功能和反馈方式，将功率模块分为以下三类：基本线路模块：整流单元，但无反馈功能。智
如何进行直线电机选型
如何进行直线电机选型
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直线电机选型 ——最大推力和持续推力计算
目录 直线电机选型 (3) ——最大推力和持续推力计算 (3) 概述 (5) 三角模式 (5) 梯形模式 (5) 持续推力 (6) 计算公式 (6) 例子 (7)
概述 直线电机的选型包括最大推力和持续推力需求的计算。 最大推力由移动负载质量和最大加速度大小决定。 推力= 总质量x 加速度+ 摩擦力+ 外界应力 例子：当移动负载是2.5千克（包含动子），所需加速度为30m/s2时，那么，电机将产生75N 的力（假设，摩擦力和外界应力忽略不计）。 通常，我们不知道实际加速度需求，但是，我们有电机运行实际要求。给定的运行行程距离和所需要的行程时间，由此可以计算出所需要的加速度。一般来说，对于短行程，推荐使用三角形速度模式，即无匀速运动，长行程的话，梯形速度模式更有效率。在三角形速度模式中，电机的运动是没有匀速段的。 三角模式 加速度为Acceleration = 4 x Distance / Travel_Time2 梯形模式 需要提前设置匀速的速度值，由此可以推算出加速度。 加速度= 匀速/ （运动时间–位移/ 匀速）
同理，减速度的计算与加速度的计算是类似的，特殊情况是存在一个不平衡的力（例如重力）作用在电机上。 通常情况下，为了维持匀速过程和停滞阶段，摩擦力和外界应力也要考虑进来，为了维持匀速，电机会对抗摩擦力和外界应力，电机停止时则会对抗外界应力。 持续推力 计算公式 持续推力的计算公式如下： RMSForce = 持续推力 Fa = 加速度力 Fc = 匀速段力 Fd = 减速度力 Fw = 停滞力 Ta = 加速时间 Tc = 匀速时间 Td = 减速时间 Tw = 停滞时间 又最大推力和持续推力进行电机的选择。一般情况下，应该将安全系数设置为20~30%，从而抵消外界应力和摩擦力。
直线电机调整及参数设定
直线电机安调步骤 技术课：黄辉 一、方向判断 1、直线电机的正向判断： 1）线圈移动型（动力电缆的反方向为正向）： 2）磁板移动型（动力电缆的同向为正向）： 2、光栅尺的正向判断： 1）观察光栅尺主体标记（heidenhaim字样）的方法 2）通过位置画面观察 准备工作：修改参数2022=111，同时断开直线电机三相动力线 手动推动直线电机，POS画面显示坐标值增大的方向即为光栅尺的正向。 3、调整动力线相序 当上述直线电机的正向和光栅尺的正向不一致时，必须调整直线电机的动力线进行适应，以保证两者方向相同。步骤如下：
二、参数设定： 1、设定平台： 系统：31i+PANEL i 伺服软件版本：90E3 直线电机：Lis15000C2/3HV（磁板宽度60mm，水冷） 光栅尺：海德汉LC193F（分辨率0.01um），绝对光栅尺 系统检测单位：0.1um（1013#1=1：IS-C，可根据实际需要调整设定） 2、参数设定步骤： 设定步骤（1）：电机初始化 1）初始化位：P2000#0=1 2）AMR设定：P2001=0 3）移动方向：P2022=111/-111（根据实际需要） 4）电机代码：P2020=391 5）直线电机有效位：P2010#2=1 设定步骤（2）：伺服参数设定 1）速度脉冲数设定：P2023=3125/16/分辨率（um）=19531（可近似取整） 2）位置脉冲数设定：P2024=625/分辨率（um）=62500（超出32767） 故可设定P2024=6250，P2185=10 3）忽略a编码器断线报警：P2013#7=1 4）设定AMR变换系数：P2112和P2138 方法一：仅使用P2112的情况（当计算结果为整数时可使用） P2112=磁板长度（mm）/分辨率（um）=6000，P2138=0 方法二：两者均使用的情况（适用于任何情况）： 磁板长度（mm）×1000/分辨率（um）=P2112×2P2138 计算得出：P2112=46875（超出32767），P2138=7 故最终设定：P2112=23438（四舍五入），P2138=8 5）设定柔性齿轮比：P2084和P2085 FFG=分辨率（um）/检测单位（um）=0.01/0.1=1/10 设定步骤（3）：磁极位置检测（在进行该步骤前，先保证直线电机可以动作）：1）磁极位置检测功能有效：P2213#7=1 2）AMR偏执有效：P2229#0=1 3）编写梯形图将G135的对应位强制为1，磁极位置检测开始 4）磁极位置检测完成之后，系统自动将偏置参数写入P2139 设定步骤（4）：过热参数设定： 对于水冷型直线电机，需要修改如下参数（自冷型初始化设定即可） 1）OVC报警参数POVC1：P2062=32563 2）OVC报警参数POVC2：P2063=2557 3）OVC报警参数POVCLMT：P2065=7601 4）电流频率参数RTCURR：P2086=2029 5）停止时OVC倍率OVCSTP：P2161=140 设定步骤（5）：绝对编码器设定 1）绝对编码器有效：P1815#5=1 2）绝对零点建立：P1815#4=1（需安装具体步骤和实际情况设定）
直线电机资料20110302
直线电机基础 编辑本段直线电机也称线性电机，线性马达，直线马达 在实际工业应用中的稳定增长,证明直线电机可以放心的使用。下面简单介绍直线电机类型和他们与旋转电机的不同. 最常用的直线电机类型是平板式和U 型槽式,和管式。线圈的典型组成是三相,有霍尔元件实现无刷换相.图示直线电机用HALL换相的相序和相电流. 该图直线电机明确显示动子(forcer, rotor)的内部绕组.磁鉄和磁轨.动子是用环氧材料把线圈压成的。而且,磁轨是把磁铁固定在钢上。 直线电机在过去的10年,经实践上引人注目的增长和工业应用的显著受益才真正成熟。 直线电机经常简单描述为旋转电机被展平，而工作原理相同。动子（forcer, rotor) 是用环氧材料把线圈压缩在一起制成的.而且,磁轨是把磁铁（通常是高能量的稀土磁铁）固定在钢上.电机的动子包括线圈绕组，霍尔元件电路板，电热调节器（温度传感器监控温度）和电子接口。在旋转电机中，动子和定子需要旋转轴承支撑动子以保证相对运动部分的气隙（air gap）。同样的，直线电机需要直线导轨来保持动子在磁轨产生的磁场中的位置。和旋转伺服电机的编码器安装在轴上反馈位置一样，直线电机需要反馈直线位置的反馈装置--直线编码器，它可以直接测量负载的位置从而提高负载的位置精度。 直线电机的控制和旋转电机一样。象无刷旋转电机，动子和定子无机械连接（无刷），不象旋转电机的方面，动子旋转和定子位置保持固定，直线电机系统可以是磁轨动或推力线圈动（大部分定位系统应用是磁轨固定，推力线圈动）。用推力线圈运动的电机，推力线圈的重量和负载比很小。然而，需要高柔性线缆及其管理系统。用磁轨运动的电机，不仅要承受负载，还要承受磁轨质量，但无需线缆管理系统。 相似的机电原理用在直线和旋转电机上。相同的电磁力在旋转电机上产生力矩在直线电机产生直线推力作用。因此，直线电机使用和旋转电机相同的控制和可编程配置。直线电机的形状可以是平板式和U 型槽式,和管式.哪种构造最适合要看实际应用的规格要求和工作环境。 编辑本段圆柱形动磁体直线电机 圆柱形动磁体直线电机动子是圆柱形结构。沿固定着磁场的圆柱体运动。这种电机是最初发现的商业应用但是不能使用于要求节省空间的平板式和U 型槽式直线电机的场合。圆柱形动磁体直线电机的磁路与动磁执行器相似。区别在于线圈可以复制以增加行程。典型的线圈绕组是三相组成
直线电机安装知识分享
直线电机的安装目录： 一、直线电机的安装设计 1.1直线电机结构设计，强度与刚度 1.2 直线电机走线 1.3 Z 轴（垂直轴）刹车 1.4 防撞设计 1.5 直线电机防护设 二、安装工艺 2.1 直线电机安装尺寸和公差 2.2 直线电机装配方法 2.3 装配其它注意事项 2.4 光栅尺安装位置及安装座要求 2.5 光栅尺安装精度要求 2.6 光栅尺的防护 2.7 冷却系统
一、直线电机的安装设计 1.1直线电机结构设计，强度与刚度 直线电机、磁板的安装位置，应当尽量设计靠近运动结构的重心位置，以平衡运动时的推力。 直线电机与磁板之间持续存在较大的磁吸力，工作台、鞍座等设计时，必须考虑有足够的强度和刚度。同时，为避免移动部件过于笨重，应尽量考虑采用高强度的材质，以及多筋板结构。其它结构上提高刚度的办法有： 1上拱结构 2导轨等支撑点尽量靠近直线电机线圈 3机床的固定部分刚性尽可能高、移动部分的重量尽可能轻，因为直线电机对刚性和移动部分重量比旋转电机更敏感 1.2 直线电机走线 直线电机相对于旋转伺服电机的系统而言，由于其推进动力在移动部件上，所以走线较旋转伺服电机复杂，许多线缆都需要通过拖链来连接。 主要需要通过拖链的线缆有：线圈的动力线、线圈的冷却管路、光栅尺读数头的数据线（如果读数头设计在移动部件上）、导轨润滑油管路。这些走线均需要通过拖链连接，请务必在设计时详尽考虑。 1.3 Z 轴（垂直轴）刹车 直线电机应用在 Z轴（垂直轴）上时，由于重力的作用，在未通电时，或直线电机无力矩输出时，会发生掉落事故。必须设计 Z轴的刹车装置。为增加安全性，建议设计Z轴平衡装置（如机械配重、氮气平衡缸等）。 1.4 防撞设计
XZ 轴直线电机型号
原机XZ轴直线电机型号分别为: X轴：E43H4Q-05-193 厂家海顿科技 Z轴：43F4J-05-072 厂家海顿科技 规格： X轴：外部驱动式电机43000系列 1.8°固定轴式双极性(4 线) 每步移动0.00096英寸 5 VDC 出轴长度：290mm（256mm）。配丝母。 Z轴：43000系列 1.8°贯通轴式双极性(4 线) 每步移动0.00048英寸 5 VDC 出轴长度：88mm。带轴台。 电机安装孔位：31.04*31.04mm M3 台阶轴为Φ22 混合式直线步进电机编号规则 E 前缀 （只有用到时） E = 外部驱动式电机 P = 加近零传感器 S = 加原点位置 T = 高温电机 43 指定的系列数字 21 = 21000 28 = 28000 35 = 35000 43 = 43000 57 = 57000 87 = 87000 H 步距角代码 F = 1.8°贯通轴式 H = 1.8°固定轴式 H = 1.8°固定轴式(用"E" 表示"外部驱动式") J = 0.9°贯通轴式 K = 0.9°固定轴式 K = 0.9°固定轴式(用"E" 表示"外部驱动式") L = 1.8°双叠厚,贯通轴式 M = 1.8°双叠厚,固定轴式 M = 1.8°双叠厚(用"E" 表示"外部驱动式") 4 极性 4 = 双极性(4 线) 6 = 极性(6 线) N 步长编码 例如: N = 每步移动0.00012英寸 Q = 每步移动0.00096英寸 J = 每步移动0.00048英寸 05 电压例如: 05 = 5 VDC 12 = 12 VDC 客户可定制电压
直线电机的工作原理
直线电机的工作原理 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，如图１所示。 由定子演变而来的一侧称为初级，由转子演变而来的一侧称为次级。在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。直线电机可以是短初级长次级，也可以是长初级短次级。考虑到制造成本、运行费用，目前一般均采用短初级长次级。 直线电动机的工作原理与旋转电动机相似。以直线感应电动机为例：当初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动；反之，则初级做直线运动。 直线电机的优缺点介绍
直线电机是一种将电能转化为动能的机械装置，通常应用于工业生产当中。与直线电机相对应的一种装置是旋转电机，两者的工作原理类似。但是直线电机是进行直线运动的电机，而旋转电机是进行旋转运动的电机。直线电机可以直接将电能转化为动能，而不需要中间装置。 直线电机的优点 直线电机一般有平板式、U型式、管式几种。直线电机的工作系统是通过内部直线导轨来完成工作，用环保材料将线圈压缩成电路板的动子和电热调节器连接，然后在稀土磁铁的磁轨上进行动力推动，不需要像旋转电机一样，将动子固定在旋转轴承的支撑架上来保证相
对运动部分的稳定，通过直接反馈位置的直线编码器装置，就可以直接测量负载位置，从而保证负载位置的精确度。 由上看出，直线电机因为不需要中间转换装置，所以操作简单，非常适合进行非离心力的运动。直线电机的优势主要有以下几点： 首先，结构简洁。直线电机直接产生直线运动，位置精确度高，更为节省成本、稳定可靠、操作和维护简便。 第二，运动效率高。直线电机的气垫和磁垫中间存在缝隙，在运动时，不会出现机械接触，也不会出现摩擦和噪音，对零部件的损伤较小，从而具有较高的工作效率，可以进行高速直线运动。
直线电机参数计算详解
直线电机参数计算 直线电机业专家------内最齐全的产品线-------上舜直线电机模组。 1.直线电机的选型包括最大推力和持续推力需求的计算以及加速度的相关计算。 2.最大推力由移动负载质量和最大加速度大小决定。 推力=总质量*加速度+摩擦力+外界应力 例子：（假定摩擦力和外界应力忽略不计）当移动负载是2.5千克（包括动子），所需加速度为30m/s2时，那么电机将产生75N的力。 3.通常，我们不知道实际加速度需求。但是，我们有直线电机运行时间要求。给定运动行程距离和所需行程时间，便可以此计算出所需的加速度。一般，对于短行程来说，我们推荐使用三角型速度模式（无匀速），长行程的话，梯形速度模式会更有效率。在三角型速度模式中，电机的运动无匀速段。 4.三角模式，加速度为A = 4 * S/ T2 5.梯形模式，预设匀速度可以帮助决定加速度。 加速度=匀速/（运动时间--位移/匀速） 6.相类似的，计算减速度大小与计算加速度相类似。除非存在一个不平衡的力（重力）作用在直线电机上。 7.通常为了要维持匀速过程 (cruising)和停滞阶段 (dwelling)，摩擦力和外界应力的施力也需要计算。注：为了维持匀速，直线电机会对抗摩擦力和外界应力。直线电机上伺服停滞时则会对抗外界应力。 8.计算持续推力公式如下：
RMSForce=持续推力 Fa = 加速度力 Fc = 匀速段力 Fd = 减速度力 Fw =停滞力 Ta = 加速时间 Tc = 匀速时间 Td = 减速时间 Tw = 停滞时间 9.根据最大推力和持续推力选择一个电机。客户应该将安全系数设为20-30%以便将摩擦力和外界应力抵消为0,即总值正常应*1.3来保证安全性。 10.举个例子，一个应用中，直线电机需要在三角模式下让电机在0.2秒内，让4KG的负载移动0.3米。直线电机在同行程中返程前停滞时间为0.15秒。假设摩擦力和其他不平衡力不存在。 加速度=减速度=4*0.3、（0.2）^2=30m/s2 最大推力=加速度力=减速度力=负载*加速度=4*30=120N 持续推力= 假如安全缓冲系数设为30%，通过选型，合适的直线电机电机就可以选出来了 11.电机选型软件自动计算处理过程。
直线电机参数教程文件
直线电机参数
介绍直线电机参数和选型 1.最大电压( max. voltage ph-ph) ———最大供电线电压，主要与电机绝缘能力有关；《版权声明：本文由整理提供，部分内容来源于网络，如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》 2.最大推力(Peak Force) ———电机的峰值推力，短时，秒级，取决于电机电磁结构的安全极限能力；《版权声明：本文由整理提供，部分内容来源于网络，如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》 3.最大电流(Peak Current) ———最大工作电流，与最大推力想对应，低于电机的退磁电流； 4.最大连续消耗功率(Max. Continuous Power Loss) ———确定温升条件和散热条件下，电机可连续运行的上限发热损耗，反映电机的热设计水准； 5.最大速度(Maximum speed) ———在确定供电线电压下的最高运行速度，取决于电机的反电势线数，反映电机电磁设计的结果； 6.马达力常数(Motor Force Constant) ———电机的推力电流比，单位N/A或 KN/A，反映电机电磁设计的结果，在某种意义上也可以反映电磁设计水平； 7.反向电动势(Back EMF) ———电机反电势（系数），单位Vs/m，反映电机电磁设计的结果，影响电机在确定供电电压下的最高运行速度； 8.马达常数(Motor Constant) ———电机推力与功耗的平方根的比值，单位N/√W，是电机电磁设计和热设计水平的综合体现；
9.磁极节距NN(Magnet Pitch) ————电机次级永磁体的磁极间隔距离，基本不反映电机设计水平，驱动器需据此由反馈系统分辨率解算矢量控制所需的电机电角度； 10.绕组电阻/每相(Resistance per phase)———电机的相电阻，下给出的往往是线电阻，即Ph－Ph，与电机发热关系较大，在意义下可以反映电磁设计水平；11.绕组电感/每相(Induction per phase) ———电机的相电感，下给出的往往是线电感，即Ph－Ph，与电机反电势有关系，在意义下可以反映电磁设计水平； 12.电气时间常数(Electrical time constant) ———电机电感与电阻的比值，L/R； 13.热阻抗(Thermal Resistance) ———与电机的散热能力有关，反映电机的散热设计水平； 14.马达引力(Motor Attraction Force) ———平板式有铁心结构直线电机，尤其是永磁式电机，次极永磁体对初级铁心的法向吸引力，高于电机额定推力一个数量级，直接决定采用直线电机的直线运动轴的支撑导轨的承载能力和选型。《版权声明：本文由整理提供，部分内容来源于网络，如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》 直线电机的选型首选推力速度，然后看连续消耗功率、热阻和散热方式和条件等，再次看供电电压和电流，对快速性有要求还要看电气时间常数。个人意见，最最反映直线电机性能水平的是推力平稳性、电机常数和热阻，不过推力平稳性指标多数厂家未必会直接给出。《版权声明：本文由整理提供，部分内容来源于网络，如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》
直线电机的结构及工作原理
直线电机的结构及工作原理 来源：本站整理作者：佚名2010年02月25日 17:43 分享 订阅 [导读]直线电机的结构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 关键词：直线电机 直线电机的结构 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。设引起涡流的感应电压为E，金属板上有电感L和电阻R，涡流电流和磁通密度将按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直接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。 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。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，同时提高了其传动刚度。 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。 直线电机的应用 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。 U槽无刷直线电机可以直接驱动，无需将转动转为线性运动，机械结构简单可靠。电机运行超平稳，无齿槽效应，动态响应速度极快，惯量小，加速度可达20G，速度达到10-30m/s，低速1μm/s时运动平滑，刚性高，结构紧凑，可选配直线编码器做高精度位置控制，其位置精度取决于所选编码器。
直线电机缺点
直线电机的缺点 以下专业资料由精密丝杆供应商:雷研精密传动设备有限公司提供。 很多机械制造行业的技术人员想迫切了解直线电机能否完全替代滚珠丝杠，就目前来说，只能说是一个很好的发展方向，但尚有很多技术不是很成熟，直线电机的缺点，主要有以下方面： (1)伺服控制难度大直线电机传动的控制只能是全闭环控制。这样，工作台的负荷(工件重盆、切削力等)及其变化，对一个稳定系统来说就是外界干扰，若自动调节不好会使系统失稳而展荡。而回转电机传动可采用半闭环隔离这些干扰。即使采用全闭环，由于存在着滚珠丝杆等这些弹性中间环节，它们既有刚性差而使加速度上不去的负面影响，又有吸收和抑制干扰的正面作用，而使伺服控制难度减小。此外，由于是在高速、高精度下工作，还要求反馈用位置检测元件具备调速数据采集和响应能力和较高的分辨率。 (2)应用于垂直行程部件时，由于存在着重力加速度，故要求采取复杂的平衡措施，否则会造成电机过热。由于是在高速、高精度下工作，要求快速响应，往往不是简单加平衡重锤所能解决的，而需在电机和伺服驱动电路上采取措施。断电时的自锁措施也比回转电机传动复杂。回转电机传动一般可在联轴节处装简单的超越离合器来解决自锁问题。 (3) 往往要采取冷却措施凡是电机都要发热的。回转电机一般安装在机床的周边位置,有较好的散热条件, 远离构件, 难以造成构件的热变形, 因而一般不采取冷却措施。而直线电机因安装在机床腹部，根据具体情况, 有时须采取风冷(自然风或压缩空气)或循环水冷的措施。这时, 气管或水管还必须随工作台一起作高速运动。 (4) 装配和防护难度加大回转电机的磁场是闭式的, 而直线电机的是开式的。特别是同步式, 定件上要安装一排或多排强磁的永久磁钢, 而床身等构件和装配用工具又都是磁性材料, 动不动就会被吸住,尘埃中的磁性物质, 钢铁等切屑都难抗拒强磁的吸力, 一旦尘屑堵 住了不大的气隙, 电机就不能工作. 1直线电机工作原理 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。 由定子演变而来的一侧称为初级，由转子演变而来的一侧称为次级。在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。直线电机可以是短初级长次级，也可以是长初级短次级。考虑到制造成本、运行费用，以直线感应电动机为例：当初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动；反之，则初级做直线运动。直线电机的驱动控制技术一个直线电机应用系统不仅要有性能良好的直线电机，还必须具有能在安全可靠的条件
直线电机车辆技术选型分析
技术装备 18 MODERN U RBAN TRANSIT 3/2006现代城市轨道交通 目前，世界上只有加拿大和日本拥有直线电机车辆的核心技术和相关运营经验。整体上看，加拿大车辆注重技术的先进性和良好的景观效应，而日本车辆性能指标一般，更板进行分析。 １．１直线电机车辆的主要技术特点 目前，加拿大庞巴迪共推出过ＭＫⅠ和ＭＫⅡ两种车型的直线电 机车辆。ＭＫⅡ车型在１９９８年在吉隆坡ＰＵＴＲＡ的首次应用以来，各项技术不断完善，已成为庞巴迪直线电机车辆的主流产品。日本各公司曾先后开发过１２ｍ、１６ｍ和 ２０ｍ三种车型，但仅有１６ｍ车型投入商业运营。表１为国内外９种直线电机车辆的主要技术参数。 从表１可知如下几个特点。（１）车辆容量不断增大。最初 李志远 文龙贤王 毅 摘 要：通过对比的方式，对国外的直线电机车辆技术特点进行分析， 结合国内广州地铁４号、５号线的应用，提出一些关于我国直线电机车辆技术选型的建议。 关键词：轨道交通；直线电机车辆；直线电机；反应板 李志远：北京交通大学电气学院，硕士研究生，北京１０００４４ 表１ 直线电机车辆的主要技术参数 追求经济实用。国内广州地铁４、５号线是加拿大和日本２种车辆技术的组合。 １国内外车辆 的技术分析 转向架、直线电机和反应板是直线电机轨道交通的３项核心技术。加之ＶＶＶＦ、制动和列车控制等主要设备，构成了一套完整的直线电机车辆系统。下面对车辆的主要技术特点、直线牵引电机和反应 直线电机车辆技术选型分析
技术装备 19 现代城市轨道交通3/2006 MODERN U RBAN TRANSIT 表２４种直线牵引电机的主要技术参数 图２ ＭＫⅡ车辆使用的直线牵引电机 直线电机车辆技术选型分析李志远等 图１国外车辆重量比较 庞巴迪车辆 日本车辆 大阪７号线 东京１２号线 神户海岸线 福冈３号线 温哥华ＭＫＩ吉隆坡ＭＫＩＩ 温哥华ＭＫＩＩ 肯尼迪机场ＭＫＩＩ 人均车重／ｔ．人－１ ０．３０．２５０．２ ０．１５０．１０．０５０ 直线电机车辆被定位在中小运量的等级，一般每辆车１２０～１５０人。ＭＫⅡ车型载客量提高到每辆车１７０～２２０人。广州４号、５号线的每辆车载客量可达２４２人，已经达到大中型客运量。 （２）全动车配置。传统城轨的每辆动车可同时配备４台旋转电机，每台电机容量可达２００～３００ｋＷ；而每辆直线电机车辆最多只能安装２台直线电机，每台电机容量为１００～２００ｋＷ，单车的牵引容量明显低于传统城轨车辆。因而为了满足大坡道时所需的牵引力，目前的直线电机车辆均采用全动车配置。 （３）车辆的供电方式不同。庞巴迪最初生产的车辆采用双轨道供电方式，供电系统复杂，后来逐渐采用传统ＤＣ７５０Ｖ第三轨供电。日本车辆则一直延续着ＤＣ１５００Ｖ上部柔性接触供电的特点。第三轨供电可以减小隧道截面，降低工程造价，并具有良好的景观效应等优点；ＤＣ１５００Ｖ电压等级则可以减少牵引变电所的数量，降低工程成本。综合考虑二者优点，广州４号、５号线车辆在国际上首次采用ＤＣ１５００Ｖ钢铝复合第三轨供电（车辆段采用上部受电弓受电）。 （４）车辆相对重量减轻。 从数据上看，车辆的自重是增加的，但车辆载客量也是增加的。因此引入人均车重，人均车重＝车辆自重／ 定员数。 由图１可知，日本直线电机车辆的人均车重保持在０．２５ｔ／人左右；庞巴迪车辆的人均车重０．１～０．１５ｔ／人，而且ＭＫⅡ车型在控制车重方面优势明显。 １．２直线牵引电机 直线牵引电机（ＬＩＭ）的技术选型应满足机械、电气、热力学和环境 等多方面的要求。表２列出了３种车辆上使用的直线牵引电机的主要技术参数。严格地说，图３ 日本车辆使用的直线牵引电机 这里所指的直线牵引电机只是直线感应电动机的初级。 正常工况时强迫冷却和自然冷却均能满足温控要求；超载条件下，采用自然冷却的电机达到温度上限的时间较长，电机过载余量较大，因而采用自然冷却优势较大。但自然冷却方式的应用受到直线电机重量和 功率的限制。国外厂商研究认为，自然冷却的电机达到小时制１５０ｋＷ已经到限，如要再增加功率必须采用强迫风冷，否则其重量将急剧上升。 从庞巴迪和日本的直线电机实 际运行情况来看，采用强迫冷却的 表２中，庞巴 迪和日本所生产的直线电机最大的不同在于冷却方式，前者采用强迫冷却，后者采用自然冷却。图４ 给出了这两种冷却方式下电机的温升特点。 相同电机功率下，
GTHD直线电机调试方法总结-G
GTHD带直线电机的调试方法 GTHD参数设置和 调试流程.pdf
驱动器：GTHD-XXX-2A-AP-1-LM（LM表示直线电机，Linear motor）一定要选用支持直线电机的驱动 光栅尺：分辨率1um A+B无霍尔信号 电机：以划红线参数为例 1 通过驱动器的串口连接线连接驱动
按照电机表格中参数填写直线电机配置 电机名称：CE133B12 电机图片：可不填 电机峰值电流：Arms （注意单位） 电机持续电流：Arms （注意单位） 电机最大转速：3000 mm/s （注意单位） 电感：1 mH （电机参数没有提供先随便填写一个） 电机电阻：1 ohm （电机参数没有提供先随便填写一个） 直线电机扭矩常数：70N/Arms （注意单位） 转子线圈质量：10 KG（注意：表格中为24Kg，因为GTHD驱动最大可填写10KG 所以超过10KG的就填10KG即可，不影响使用。如果写入24KG会报错）
电机节距：48 mm （咨询电机厂商）相当于旋转电机旋转一圈所走的距离。 2 设置反馈参数
编码器类型根据实际应用选择，本例中如上图所示，没有霍尔信号所以选择A+B，在使能的时候进行寻相。 因为磁极距为48mm 根据光栅尺分辨率1um,所以1mm=1000um 48*1000=48000 线数/磁矩。 寻相方式：平滑启动 寻相电流：持续电流的30%~50% 初始化时间：10ms 初始化增益: 在写入电机参数时还需注意一个参数：thermode电机超温模式，需要设为3（忽略温控输入）。 最后把参数写入驱动器即可 (以下内容参考GTHD参数设置和调试流程说明文档，跟调试旋转电机方法一致) 3 进入反馈界面 寻找相位过程里面： 方式：4 平滑启动编码器初始化电流：2A 初始化时间：10 ms 编码器初始化增益： 设置好点击寻找相位角，正常电机会使能成功，如果失败则增大电流或者编码器初始化增益。
结构参数对直线电机性能的影响
结构参数对直线电机性能的影响 文章主要以扁平型短次级长初级直线感应电机为分析对象。文章采用有限元分析软件Ansoft对铜钢复合次级直线电机进行仿真研究，分别分析了气隙大小、次级铁轭厚度、铜层厚度对电机性能的影响。对直线电机的设计开发有一定的帮助。 标签：直线感应电机；铜钢复合次级；Ansoft 直线电机由于可以直接产生直线运动，省去了由旋转运动转化为直线运动繁琐的中间传动机构，可以替代机械机构用于直线传动[1]。直线电机结构简单、速度快、控制精度高，在直线传动领域的应用越来越广泛。 1 有限元分析 考虑到直线电机的运动速度比较低，可以使用缓慢直线运动导电媒质中的电磁场方程[2]进行研究： （1） 式中，、、分别为X、Y、Z轴的单位矢量，为外加电流密度复振幅矢量，为矢量磁位复振幅矢量，、、为三个坐标轴的矢量磁位的复振幅的分量，？滋0为空气磁导率，？酌为次级导电板（铜层）的电导率，？棕为供电电源的角频率，v为次级运动速度，涡流场分析时速度为0。 以X-Y平面为二维场仿真，Y方向为次级运动方向。电流只在Z轴方向流动，所以，，（1）式可简化為： 式中，？琢=，？子为极距。 2 仿真模型建立 本文用涡流场与瞬态场结合的方法对直线电机进行分析，涡流场可以仿真稳态情况，瞬态场可以仿真动态情况并能获得Fs曲线。对直线电机的模型进行仿真时为了减小纵向端部效应的影响，本文采用了6极电机，当电机极数大于或等于6时静态纵向端部效应的影响可以忽略不计[2]。初级、次级铁轭均采用硅钢片，可以认为电导率为0，不需要考虑涡流与磁场透入深度的影响。图1为直线电机仿真模型，为了简化分析，将电机设计为无槽电机。无槽电机相当于将气隙变大，对于本文的研究不存在影响。 3 仿真结果与分析 3.1 气隙大小对电机性能的影响
直线电机机械安装手册
直线电机应用机械设计指南
变更历史 序号日期工作人批准人变更描述1 2011-1-05 王勇初始创建 2 2011-1-14 王勇内容补充
直线电机应用机械设计指南 (1) 1直线电机安装结构设计要求 (4) 1.1直线电机安装位置 (4) 1.2结构设计强度与刚度 (4) 1.3Z轴（垂直轴）刹车 (4) 1.4水平轴刹车 (5) 1.5安装尺寸精度 (5) 1.6防撞设计 (6) 2直线电机防护设计 (6) 2.1铁屑防护 (6) 2.2切削液防护 (6) 2.3其它运动部件的防护 (7) 3装配工艺 (8) 3.1装配的调整设计 (8) 3.2加工工艺结构设计 (8) 3.3装配的工装 (8) 3.4直线电机拆装顺序 (9) 4光栅尺安装 (10) 4.1光栅尺安装位置要求 (10) 4.2光栅尺安装精度要求 (10) 4.3光栅尺的防护 (11) 5直线电机的冷却 (11) 5.1冷却功率 (11) 5.2回路设计 (12)
1直线电机安装结构设计要求 1.1直线电机安装位置 直线电机、磁板的安装位置，应当尽量设计靠近运动结构的重心位置，以平衡运动时的推力 1.2结构设计强度与刚度 直线电机与磁板之间持续存在较大的磁吸力，如 CE133A吸力为6480N，CE266A吸力为12960N； 工作台、鞍座等设计时，必须考虑有足够的强度和刚度。同时，为避免移动部件过于笨重，应尽量考虑采用高强度的材质，以及多筋板结构。 其它结构上提高刚度的办法有： ●上拱结构 ●导轨等支撑点尽量靠近直线电机线圈 1.3Z轴（垂直轴）刹车 直线电机应用在Z轴（垂直轴）上时，由于重力的作用，在未通电时，或直线电机无力矩输出时，会发生掉落事故。必须设计Z轴的刹车装置。 一般我们推荐Z轴的直线电机设计推力要包含Z轴的结构重量，但是，如果设计时未考虑，或为增加安全性，则建议设计Z轴平衡装置（如机械配重、氮气平衡缸等） 推荐使用CKD的气动平衡缸，可以满足配重和刹车的双重作用：
直线电机参数
介绍直线电机参数和选型 1.最大电压( max. voltage ph-ph) ———最大供电线电压，主要与电机绝缘能力有关；《版权声明：本文由整理提供，部分内容来源于网络，如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》 2.最大推力(Peak Force) ———电机的峰值推力，短时，秒级，取决于电机电磁结构的安全极限能力；《版权声明：本文由整理提供，部分内容来源于网络，如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》 3.最大电流(Peak Current) ———最大工作电流，与最大推力想对应，低于电机的退磁电流； 4.最大连续消耗功率(Max. Continuous Power Loss) ———确定温升条件和散热条件下，电机可连续运行的上限发热损耗，反映电机的热设计水准； 5.最大速度(Maximum speed) ———在确定供电线电压下的最高运行速度，取决于电机的反电势线数，反映电机电磁设计的结果； 6.马达力常数(Motor Force Constant) ———电机的推力电流比，单位N/A或KN/A，反映电机电磁设计的结果，在某种意义上也可以反映电磁设计水平； 7.反向电动势(Back EMF) ———电机反电势（系数），单位Vs/m，反映电机电磁设计的结果，影响电机在确定供电电压下的最高运行速度； 8.马达常数(Motor Constant) ———电机推力与功耗的平方根的比值，单位N/√W，是电机电磁设计和热设计水平的综合体现； 9.磁极节距NN(Magnet Pitch) ————电机次级永磁体的磁极间隔距离，基本不反映电机设计水平，驱动器需据此由反馈系统分辨率解算矢量控制所需的电机电角度； 10.绕组电阻/每相(Resistance per phase)———电机的相电阻，下给出的往往是线电阻，即Ph －Ph，与电机发热关系较大，在意义下可以反映电磁设计水平； 11.绕组电感/每相(Induction per phase) ———电机的相电感，下给出的往往是线电感，即Ph －Ph，与电机反电势有关系，在意义下可以反映电磁设计水平； 12.电气时间常数(Electrical time constant) ———电机电感与电阻的比值，L/R； 13.热阻抗(Thermal Resistance) ———与电机的散热能力有关，反映电机的散热设计水平； 14.马达引力(Motor Attraction Force) ———平板式有铁心结构直线电机，尤其是永磁式电机，次极永磁体对初级铁心的法向吸引力，高于电机额定推力一个数量级，直接决定采用直线电机的直线运动轴的支撑导轨的承载能力和选型。《版权声明：本文由整理提供，部分内容来源于网络，如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》 直线电机的选型首选推力速度，然后看连续消耗功率、热阻和散热方式和条件等，再次看供电电压和电流，对快速性有要求还要看电气时间常数。个人意见，最最反映直线电机性能水平的是推力平稳性、电机常数和热阻，不过推力平稳性指标多数厂家未必会直接给出。《版权声明：本文由整理提供，部分内容来源于网络，如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》 电机的推力系数以出力电流比来标示，比如N/A，Nm/A《版权声明：本文由整理提供，部分内容来源于网络，如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》 反电势系数用电压速度比来标示，比如V/(m/s)，V/(rpm)等《版权声明：本文由整理提供，部分内容来源于网络，如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》