现如今，直线电机应用越来越广泛，尤其是高端应用场所取代丝杆+伺服是必然的趋势，那什么是直线电机呢？

直线电机工作原理：

直线电机是指一种利用电磁作用原理，将电能直接转换成直线运动动能的驱动装置，它是一种能实现往复直线运动的电动机。

直线电机无论是从结构上还是工作原理上看，都是从旋转电机而来的。首先从结构上来讲，可以认为直线电机是将旋转电机沿其轴向剖开，然后将其定子和转子展开，变成如图1所示的由定子和动子组成的直线电机。



其次从工作原理来讲，在旋转电机中，当三相绕组中通入三相对称正弦电流后，会在气隙中产生按正弦分布的旋转磁场。与此类似，在直线电机中通入三相电流后，也会在气隙中产生磁场，如果不考虑端部效应，磁场在直线方向也呈正弦分布，只是这个磁场是平移而不是旋转的，因此称为行波磁场。行波磁场与次级相互作用便产生电磁推力，驱动动子沿定子作往复直线运动。这就是直线电机运行的基本原理。

直线电机分类：

由于直线电机和旋转电机之间存在上述对应关系，因此每种旋转电机都有相应的直线电机，但直线电机的结构形式比旋转电机更灵活，另外，由于直线电机的某些性能参数与应用场合密切相关，所以直线电机除了可按工作原理分类外，还可按结构形式分类和性能分类。

按工作原理分类：如上所述，每种旋转电机都有相应的直线电机与之对应，即有：直线直流电机、直线感应电机、直线同步电机、直线磁阻电机、直线压电电机等。

按结构形式分类：根据不同的使用场合，直线电机的结构形式和分为：平板式、U 形、圆筒式，如下图所示：

平板直线电机


U槽型直线电机


轴棒直线电机


直线电机应用：

①高推力（高推力、大位移）直线电机：其典型应用行业有高速、高精数控机床、高速加工中心和并联（杆机构）机床等；数控机械如传输机械、冶金机械、纺织机械等；及其他高速、高精且需要高推力、大位移的场合，如飞行模拟器、弹射器，加速滑轨等。

②高响应（高频响、小位移）直线电机：其典型应用行业有往返频率高、位移小、推力不高的各类精密机床，如非圆截面加工机床、高速磨床、电火花成型加工机床等；快速成形、图像传递、光电医疗、激光加工等设备或装置上的三维振镜扫描动态聚焦系统；电子制造行业的装备：插件机、线路板检测和钻孔、半导体行业：芯片加工、切片、连线、离子注入、光刻、芯片检验等装备；计算机外围驱备：X-Y绘图机、高速打印机、扫描仪、数控坐标测量仪、软盘驱动设备等。

直线电机的特点:

直线电机的特点在于直接产生直线运动，与间接产生直线运动的“旋转电机＋滚珠丝杠”相比，其优点在于：（具体性能见表1）：

1.没有机械接触，传动力是在气隙中产生的，因此没有金属和金属的接触，除了导轨外没有其它摩擦；

2.结构简单，体积小，以最少的零部件数量实现直线驱动，而且是只有一个运动的部件；

3.行程理论上不受限制，而且性能不会因为行程的改变而受到影响；

4.可以提供很宽的速度范围，从每秒几微米到数米，特别是高速是其一个突出的优点；

5.加速度很大，最大可达10g；运动平稳，这是因为除了起支撑作用的直线导轨或气浮轴承外，没有其它机械连接或转换装置的缘故；

6.精度和重复精度高，因为消除了影响精度的中间环节，系统的精度取决于位置检测元件，有合适的反馈装置可达亚微米级；

7.维护简单，由于部件少，运动时无机械接触，从而大大降低了零部件的磨损，只需很少甚至无需维护，使用寿命更长。

直线电机缺点：

以上特点可以看出直线电机具有作为伺服电机的全部特性，有着回转式电机无可比的卓越性能。然而任何事物都具有两面性，直线电机也有其缺点。首先直线电机端部磁场的畸变影响到行波磁场的完整性，使直线电机损耗增加，推力减少，而且存在较大的推力波动，这就是直线电机特有的"端部效应（Edge Effect），直线电机的结构特点决定了端部效应是不可避免的。其次直线电机的控制难度大，因为在电机的运行过程中负载（如工件重量、切削力等）的变化、系统参数摄动和各种干扰（如摩擦力等），包括端部效应都直接作用到电机上，没有任何缓冲或削弱环节，如果控制系统的鲁棒性不强，会造成系统的失稳和性能的下降。其他缺点包括安装困难、需要隔磁、效率低、成本高等。

直线电机模组核心组成：
直线电机（动定子）
直线电机驱动器
导轨（精度高，不易变形，性价比高）
光栅尺或磁栅尺（高分辨率，安装方便，性价比高）

机械设计及加工件

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