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數控沖床直線電動機是指可以直接產生直線運動的電動機,可作為進給驅動系統,如圖3 -43所示。
其雛形在世界上出現了旋轉電動機不久之后就出現了,但由于受制造技術水平和應用能力的限制,一直未能在制造業領域作為驅動電動機使用。在常規的數控沖床進給系統中,仍一直采用"旋轉電動機+滾珠絲杠"的傳動體系。隨著近幾年來超高速加工技術的發展。滾珠絲杠機構已不能滿足高速度和高加速度的要求,直線電動機才有了用武之地。特別是大功率電子器件、新型交流變頻調速技術、微型計算機數控技術和現代控制理論的發展,為直線電動機在高速數控機修床中的應用創造了條件。
(一)直線電動機工作原理簡介
直線電動機的工作原理與旋轉電動機相比,并沒有本質的區別,可以將其視為旋轉電動機沿圓周方向拉開展平的產物,如圖3 -44所示。對應于旋轉電動機的定子部分,稱為直線電動機的初級;對應于旋轉電動機的轉子部分,稱為直線電動機的次級。當多相交變電流通人多相對稱繞組時,就會在直線電動機初級和次級之間的氣隙中產生一個行波磁場,從而使初級和次級之間相對移動。當然,二者之間也存在一個垂直力,可以是吸引力,也可以是排斥力。
直線電動機可以分為直流直線電動機、步進直線電動機和交流直線電動機3大類。在機床上主要使用交流直線電動機。
在結構上,可以有如圖3 -45所示的短次級和短初級兩種形式。為了減小發熱盤和降低戚本,高速機床用直線電動機一般采用圖3 -45 (b)所示的短初級、定次級結構。
在勵磁方式上,交流直線電動機可以分為永磁(同步)式和感應(異步)式兩種。永磁式直線電動機的次級是一塊一塊鋪設的永久磁鋼,其初級是含鐵心的三相繞組。感應式直線電動機的初級和永磁式直線電動機的初級相同,而次級是用自行短路的不饋電柵條來代替永磁式直線電動機的永久磁鋼。永磁式直線電動機在單位面積推力、效率、可控性等方面均優于感應式直線電動機,但其成本高,工藝復雜,而且給機床的安裝、使用維護帶來不便。感應式直線電動機在不通電時是沒有磁性的,因此有利于機床的安裝、使用和維護。近年來,其性能不斷改進,已接近永磁式直線電動機的水平,在機械行業的應用也已受到歡迎。
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