
直線電機的發展與應用史
直線電機的歷史可以追溯到1840 年惠斯登制作的并不成功的略現雛形的直線電機,其后的160 多年中直線電機經歷了探索實驗、開發應用和使用商品化三個時期。1971 年至目前,直線電機終于進入獨立應用的時期,各類直線電機的應用得到了迅速的推廣,制成了許多有實用價值的裝置和產品,例如直線電機驅動的鋼管輸送機、運煤機、各種電動門、電動窗等。利用直線電機驅動的磁懸浮列車,速度已超過500km/h,接近了航空飛行的速度。
我國的直線電機的研究和應用是從20 世紀70 年代初開始的。目前主要成果有工廠行車、電磁錘、沖壓機等。我國直線電機研究雖然也取得了一些成績,但與國外相比,其推廣應用方面尚存在很大的差距。目前,國內不少研究單位已注意到這一點。
為了提高生產效率和改善零件的加工質量而發展的高速加工現已成為機床發展的一個重大趨勢,一個反應靈敏、高速、輕便的驅動系統,速度要提高到40~50m/min 以上。傳統的“旋轉電機+滾珠絲杠”的傳動形式所能達到的進給速度為30m/min,加速度僅為3m/s2。直線電機驅動工作臺,其速度是傳統傳動方式的30 倍,加速度是傳統傳動方式的10 倍,可達10g;剛度提高了7 倍;直線電機直接驅動的工作臺無反向工作死區;由于電機慣量小,所以由其構成的直線伺服系統可以達到較高的頻率響應。
1993 年,德國ZxCell-O 公司推出了由直線電機驅動的工作臺HSC-240 型高速加工中心,機床主軸速達到24000r/min,進給速度為60n/min,加速度達到1g,當進給速度為20m/min 時,其輪廓精度可達0.004mm。美Ingersoll 公司緊接著推出了HVM-800型高速加工中心,主軸轉20000r/min,進給速度為75.20m/min。
1996 年開始,日本相繼研制成功采用直線電機的臥式加工中心、高速機床、高速小型加工中心、超精密鏡面加工機床、高速成形機床等。我國浙江大學研制了一種由直線電機驅動的沖壓機,浙江大學生產工程研究所設計了用圓筒型直線電機驅動的并聯機構坐標測量機。2001 年南京四開公司推出了自行開發的采用直線電機直接驅動的數控直線電機車床,2003 年第8 屆中國機床展覽會上,展出北京電院高技術股份公司推出的VS1250 直線電機取得的加工中心,該機床主軸轉速達15000r/min。
采用直線伺服電機的高速加工中心,已成為各大機床制造商競相研究和開發的關鍵技術和產品,并已在汽車工業和航空工業中取得初步應用和成效,作為高速加工中心的新一代直接驅動伺服執行元件,直線伺服電機技術在國內外也已經進入工業化應用階段。
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