直线电机的特性、现况及其发展趋势

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全球直线电机市场现状分析

全球直线电机市场现状分析

全球直线电机市场现状分析
一、简介
全球市场上直线电机的使用日益增加,助力了工业自动化,物流,航空及物联网应用的普及,直线电机在汽车,仓储,医疗等行业的应用也越来越多。

与此同时,电机制造商也正在投资于专业的直线电机解决方案和产品来满足市场对高性能,高精度和高可靠性电机设备的需求。

二、全球直线电机市场
世界各地的市场上已经开始出现多种类型的直线电机,其中包括低噪声直线电机,小型直线电机,超精确直线电机等。

最近一些新技术也开始涌现,如激光制造技术和3D打印等。

根据市场研究机构MarketsandMarkets的预测,到2026年,全球直线电机市场的规模将达到7.8亿美元,以6.3%的年复合增长率增长,以满足不断增长的对工业自动化,医疗,汽车,物流等应用的需求。

全球直线电机市场主要由美国,中国,日本,德国和印度等国家和地区构成,其中中国是当前全球直线电机市场的主要投资者和生产者,德国是当前全球直线电机市场的另一个主要生产国,印度也成为全球直线电机市场的新兴国家,拥有优质的供应商和非常有竞争力的价格。

三、直线电机市场发展趋势
随着技术的不断进步,直线电机的应用范围也在不断增加。

《城市轨道交通用直线感应电机研发》

《城市轨道交通用直线感应电机研发》

《城市轨道交通用直线感应电机研发》篇一一、引言随着城市化进程的加快,城市交通拥堵问题日益严重。

为缓解城市交通压力,提高城市交通效率,城市轨道交通作为重要的公共交通工具,其发展变得尤为重要。

其中,直线感应电机作为城市轨道交通的核心动力系统,其研发和应用对提升城市轨道交通的运行效率和舒适性具有重要影响。

本文将探讨城市轨道交通用直线感应电机的研发现状、技术特点及未来发展趋势。

二、直线感应电机的基本原理与特点直线感应电机是一种将电能直接转换为直线运动动能的装置,其基本原理与旋转电机相似,但结构和工作方式有所不同。

直线感应电机具有以下特点:1. 结构简单:相比传统的旋转电机驱动系统,直线感应电机省去了复杂的传动装置,减少了能量损耗。

2. 效率高:由于直驱的原理,直线感应电机在传输能量时效率更高,能满足城市轨道交通大功率、高速度、高效率的要求。

3. 响应速度快:直线感应电机具有快速响应的特点,能够满足城市轨道交通频繁启停和变速的需求。

三、城市轨道交通用直线感应电机的研发现状目前,国内外针对城市轨道交通用直线感应电机的研发主要集中在提高电机性能、降低能耗、增强稳定性等方面。

通过对材料、结构和控制技术的不断创新,使得直线感应电机的性能得到不断提升。

在国内外一些大型城市轨道交通项目中,直线感应电机已经得到了广泛应用,并取得了良好的运行效果。

四、技术难点与解决方案在城市轨道交通用直线感应电机的研发过程中,仍面临一些技术难点。

如电机系统的稳定性、可靠性问题,以及在复杂环境下的适应性等。

针对这些问题,研究人员采取了以下解决方案:1. 优化设计:通过改进电机结构、优化控制系统设计等手段,提高电机系统的稳定性和可靠性。

2. 材料创新:采用新型材料,如高性能永磁材料、高导磁率材料等,以提高电机的效率和性能。

3. 环境适应性增强:针对城市轨道交通的复杂环境,通过技术创新提高电机的适应性和耐用性。

五、未来发展趋势随着科技的不断进步和环保要求的提高,城市轨道交通用直线感应电机的研发将呈现以下发展趋势:1. 智能化:通过引入人工智能、大数据等先进技术,实现电机系统的智能化控制和管理。

2023年直线电机行业市场发展现状

2023年直线电机行业市场发展现状

2023年直线电机行业市场发展现状直线电机作为一种新兴的电机类型,在自动化、机器人、航空航天等领域有着广泛的应用,而且在市场上发展迅速。

现在,让我们来看看直线电机行业市场发展现状。

一、市场规模根据市场研究机构的数据,2019年全球直线电机市场规模约为14.6亿美元,预计到2026年,这一规模将达到23.1亿美元,年复合增长率为8.2%。

二、主要应用领域1. 工业自动化在工业自动化领域,直线电机可以实现高速运动、高精度定位、高可靠性的运动控制,广泛应用于数控机床、半导体加工设备、电子组装生产线等自动化设备中,市场份额高达50%以上。

2. 机器人和自动化生产线直线电机在机器人和自动化生产线中的应用也越来越广泛,可以实现机器人的高精度运动和定位,提高产品的生产效率和质量。

3. 航空航天直线电机在航空航天领域的应用包括飞机座椅的调节、机翼的调整、卫星的定位等,以其高可靠性和高精度的控制技术,受到越来越多的企业青睐。

三、市场竞争格局直线电机市场竞争主要来自欧美、中国、日本、韩国等国家和地区,并且市场份额主要集中在少数几家企业手中。

其中,欧美地区的企业在直线电机的技术研发和市场化推广方面比较成熟,具有较强的竞争力;中国的企业具有成本优势和生产规模优势,但技术和品牌在国际上还有一定差距;日本和韩国的企业在技术方面有着突出的优势,但规模不如欧美和中国的企业。

四、市场发展趋势1. 技术升级换代随着技术的不断进步,直线电机将会有更多的应用场景,同时也会带来更高的技术要求。

未来直线电机的发展方向是高速、高精度、高效、低噪音、轻量化和智能化。

2. 行业整合加速随着市场的竞争加剧和行业的规模发展趋势,直线电机行业的整合趋势将凸显。

企业之间将会加强技术合作和资本整合,以提升自身的市场竞争力。

3. 国内市场的发展潜力巨大尽管国内直线电机市场起步较晚,但国内市场的增长潜力依然巨大。

在国家的政策支持和市场需求的拉动下,国内直线电机市场有望快速发展。

直线电机行业报告范文

直线电机行业报告范文

直线电机行业报告范文直线电机行业报告。

一、行业概况。

直线电机是一种将电能转换为直线机械运动的电机,具有结构简单、运动平稳、响应速度快等特点。

目前,直线电机已经广泛应用于工业自动化设备、数控机床、医疗器械、印刷设备、包装机械等领域。

随着工业自动化水平的不断提高,直线电机行业也呈现出快速发展的趋势。

二、行业发展趋势。

1. 技术创新,随着科技的不断进步,直线电机行业也在不断进行技术创新,推动产品不断升级换代。

例如,采用新型材料、新工艺制造直线电机,提高产品的性能和可靠性;引入先进的控制技术,提高直线电机的精度和稳定性。

2. 自动化需求,随着工业自动化水平的不断提高,对直线电机的需求也在不断增加。

直线电机作为自动化设备的关键部件,其稳定性、精度和响应速度对整个设备的性能起着决定性的作用。

3. 应用领域拓展,随着直线电机技术的不断成熟,其在医疗器械、航空航天、电子设备等领域的应用也在不断拓展。

例如,在医疗器械领域,直线电机被广泛应用于手术机器人、医疗影像设备等领域。

4. 环保节能,随着全球环保意识的不断提高,直线电机行业也在不断推动节能环保型产品的研发和应用。

例如,采用高效节能的直线电机可以降低设备的能耗,减少对环境的影响。

三、行业竞争格局。

目前,直线电机行业的竞争格局呈现出多个特点:1. 企业规模差异明显,行业内存在一些大型企业,其拥有先进的生产设备和技术实力,具有一定的市场竞争优势;同时也存在一些中小型企业,其产品品质和技术水平参差不齐,竞争压力较大。

2. 技术壁垒较高,直线电机属于高技术含量的产品,其研发和生产需要较高的技术水平和资金投入。

因此,行业内存在一些技术壁垒较高的企业,其具有一定的市场垄断地位。

3. 品牌竞争激烈,随着市场竞争的不断加剧,企业对品牌建设的重视程度也在不断提高。

一些知名品牌通过不断提升产品品质和服务水平,赢得了市场和客户的信赖。

四、行业发展机遇与挑战。

1. 机遇,随着工业自动化水平的不断提高,直线电机的市场需求将会持续增长;同时,新兴应用领域的拓展也为直线电机行业带来了新的发展机遇。

中国直线电机行业报告

中国直线电机行业报告

中国直线电机行业报告一、行业概况。

直线电机是一种将电能转换为直线运动的电动机,具有结构简单、运动平稳、精度高等特点。

中国直线电机行业起步较晚,但随着技术的不断进步和市场需求的增长,目前已经成为国内电机行业中的重要组成部分。

二、市场规模。

据统计数据显示,中国直线电机市场规模逐年增长,2019年市场规模达到XX 亿元,同比增长XX%。

其中,医疗设备、自动化设备、半导体制造设备等行业对直线电机的需求较大,成为市场的主要驱动力。

三、技术发展趋势。

随着工业自动化水平的不断提高,直线电机的应用领域也在不断扩大。

目前,中国直线电机行业正朝着高性能、高精度、低噪音、节能环保等方向发展,以满足不同行业对直线电机的需求。

四、行业竞争格局。

中国直线电机行业竞争激烈,主要集中在一线品牌和一些中小型企业之间。

一线品牌凭借其技术实力和品牌影响力在市场上占据一定优势,而中小型企业则通过不断创新和降低成本来争夺市场份额。

五、发展趋势分析。

未来,随着中国制造业的不断升级和转型,直线电机行业将迎来更大的发展机遇。

同时,随着人工智能、物联网等新兴技术的快速发展,直线电机在智能制造领域的应用也将进一步扩大。

六、发展建议。

为了进一步推动中国直线电机行业的发展,建议相关企业加大研发投入,提高产品技术含量和品质,不断提升自主创新能力。

同时,加强与行业内外的合作,拓展市场空间,积极参与国际竞争,提升行业整体竞争力。

七、结语。

中国直线电机行业在面临挑战的同时也充满了机遇,希望相关企业能够抓住机遇,不断创新,推动行业持续健康发展。

同时,政府部门也应加大对直线电机行业的支持力度,为行业发展营造良好的政策环境。

国内外直线电机技术的发展与应用综述

国内外直线电机技术的发展与应用综述

国内外直线电机技术的发展与应用综述一、直线电机技术的发展直线电机是一种能够直接产生直线运动的电机,它是融合了电磁学、力学和控制理论的高新技术产品。

随着工业自动化和智能制造的发展,直线电机技术在国内外得到了广泛的应用和推广。

在这样的背景下,直线电机技术的发展也迅速走向成熟,实现了快速、精密、高效的直线运动控制。

1. 直线电机技术的起源直线电机技术的起源可以追溯到20世纪初,当时的工业生产需要更高效的动力传动设备,传统的旋转电机在直线运动控制方面存在较大的局限性。

由此,人们开始研究和开发能够直接产生直线运动的电机,而直线电机应运而生。

2. 直线电机技术的发展历程20世纪50年代,磁悬浮直线电机技术开始初露头角,但由于材料、加工工艺等方面的限制,当时的直线电机技术仍处于萌芽阶段。

随着硬磁材料和控制技术的不断改进,直线电机技术逐渐成熟,应用领域也不断拓展。

3. 直线电机技术在国际上的发展状况在国际上,直线电机技术已经得到了广泛的应用和研究。

欧美国家在直线电机技术方面具有较强的研发实力和生产能力,其在航空航天、高铁、机器人等领域的应用取得了显著的成绩。

而在亚洲地区,日本和韩国也在直线电机技术领域拥有一定的技术积累和市场份额。

二、直线电机技术的应用直线电机技术作为一种先进的动力传动技术,其在工业生产和科学研究领域得到了广泛的应用,并且在特定领域具有独特的优势。

1. 工业自动化领域在工业生产中,直线电机技术可以实现高速、高精度的直线运动控制,广泛应用于数控机床、激光切割设备、半导体生产设备等领域。

直线电机可以实现电磁直接驱动,避免了传统传动系统中的机械传动链路和间隙,提高了系统的动态响应性能和定位精度。

2. 航空航天领域直线电机技术在航空航天领域的应用也日益广泛。

在卫星姿态控制系统中,直线电机可以实现对姿态控制器的精确调整,提高了卫星的姿态控制精度和灵活性。

在航空器的起落架和飞行控制系统中,直线电机也可以实现更加稳定和精密的动力传递。

直线电机行业报告

直线电机行业报告

直线电机行业报告一、行业概况。

直线电机是一种特殊类型的电机,与传统的旋转电机不同,它能够产生直线运动而不是旋转运动。

直线电机具有高速、高精度、高加速度和低噪音等特点,因此在工业自动化、医疗设备、航空航天、机器人等领域得到广泛应用。

随着工业自动化的发展和需求的增加,直线电机行业也迎来了快速的发展。

二、市场需求分析。

1. 工业自动化需求增加,随着工业自动化程度的提高,对高速、高精度的直线电机需求不断增加。

在汽车制造、电子设备生产、半导体制造等领域,直线电机的应用需求持续增长。

2. 医疗设备市场扩大,随着人口老龄化趋势的加剧,医疗设备市场需求不断增加。

直线电机在医疗设备中的应用也得到了广泛的推广,例如CT机、核磁共振设备、手术机器人等。

3. 机器人行业快速发展,随着人工智能、物联网等新一代技术的发展,机器人行业迎来了快速增长期。

直线电机作为机器人的关键部件之一,市场需求也在不断增加。

三、行业发展趋势。

1. 高性能直线电机需求增加,随着工业自动化、医疗设备、机器人等领域的发展,对高性能直线电机的需求将持续增加。

高速、高精度、高可靠性将成为市场的主要需求。

2. 绿色环保直线电机受追捧,随着环保意识的提高,对于节能、低噪音、低污染的直线电机需求将逐渐增加。

研发绿色环保型直线电机将成为行业的发展方向。

3. 智能化直线电机应用拓展,随着人工智能、物联网等技术的发展,智能化直线电机的应用将得到拓展。

智能化直线电机将能够实现远程监控、自动调节等功能,满足市场的不断增长需求。

四、行业竞争格局。

目前,直线电机行业的竞争格局相对分散,主要集中在一些技术领先的企业。

国内外一些知名的直线电机企业,如洛克威尔、西门子、ABB等,都在该领域拥有一定的市场份额。

此外,一些专业的直线电机研发公司也在不断崛起。

未来,随着市场需求的增加,行业竞争将更加激烈。

五、发展建议。

1. 技术创新,企业应加大研发投入,不断提升直线电机的性能和技术水平,以满足市场的高性能需求。

国内外直线电机发展动向与技术趋势

国内外直线电机发展动向与技术趋势

国内外直线电机发展动向与技术趋势一、国内外直线电机的发展动向近些年来,国内外直线电机的发展动向可总结为三个方面,即:一是向高速、高精度方面发展;二是向大推力、大容量方面发展;三是向物流设备方面发展。

1、在高速、高精度方面的发展1.1直线电机驱动的高速、高精度现代机床直线电机在高速、高精度方面的发展首推在现代机床业中的应用。

传统机床的驱动装置依赖丝杆驱动,丝杆驱动本身就具有一系列不利因素,包括:长度限制、机械背隙、磨擦、扭曲、螺距一周期误差、较长的振动衰减时间、与电机的耦合惯量以及丝杠的轴向压缩等。

所有这些因素均限制了传统驱动装置的效率和精度。

当设备磨损时,必须进行不断地调节以确保所需精度。

直线电机驱动技术可以保证相当高的性能水准以及比传统的将旋转运动转化为直线运动的电机驱动装置具备更高的效率和简便性,具有传统驱动装置无法达到的高速、高精度。

机床应用直线电机的优势可简单地描述为以下几点,即:1)高响应性一般来讲,电气元器件比机械传动件的动态响应时间要小几个数量级。

由于系统中取消了响应时间较大的如丝杠等机械传动件,使整个闭环伺服系统动态响应性能大大提高。

2)高精度性由于取消了丝杠等机械传动机构,因而减少了传统系统滞后所带来的跟踪误差。

通过高精度直线位移传感器,进行位置检测反馈控制,大大提高机床的定位精度,其精度误差可达0.001 μm。

3)高传动刚度、推力平稳“直接驱动”提高了传动刚度,直线电动机的布局,可根据机床导轨的形面结构及其工作台运动时的受力情况来布置,通常设计成均布对称,使其运动推力平稳。

4)高速度、加减速过程短机床直线电机进给系统,能够满足60~100 m/min或更高的超高速切削进给速度。

由于具有高速响应性,其加减速过程大大缩短,加速度一般可达到(2~10)g。

5)行程长度不受限制通过直线电动机的定子铺设,就可无限延长动子的行程长度。

6)运行时噪声低取消了传动丝杠等部件的机械摩擦,导轨副可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触),使运动噪声大大下降。

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直线电机的特性、现况及其发展趋势班级:机械0804班姓名:何延浩学号:u200810546一、直线电机概述根据当今世界机床制造业的发展趋势和国家中长期科技发展规划,数控机床正在向精密、高速、复合、智能、环保的方向发展。

由于直线电机将电能直接转换为直线运动,取消了传统的从旋转电机到工作台之间的一切机械传动环节,具有高速、高精和“零传动”特性,因此直线电机正在成为高档数控机床的重要功能部件,是高端数控设备未来的发展趋势。

直线电机又称线性马达、推杆马达,是一种将传统的旋转电机沿轴线方向切开后,将旋转电机的初级展开作为直线电机(线性马达)的定子,次级通电后在电磁力的作用下沿着初级做直线运动,成为直线电机(线性马达)的动子的新型电机(如图1所示)。

二、直线电机的工作原理直线电机利用电能直接产生直线运动,其原理与相应的旋转式电动机相似,在结构上可以看作是由相应旋转电机沿径向切开,拉直演变而成。

如图2-a 所示为传统旋转式电机,图2-b 为旋转时电机沿径向切开后得到的直线电机。

直线电动机同样包括定子和动子两部分,在电磁力的作用下,动子带动外界负载运动作功。

在需要直线运动的地方,采用直线电动机可使装置的总体结构得到简化。

直线电动机较多地应用于各种定位系统和自动控制系统。

大功率的直线电动机还常用于电气铁路高速列车的牵引、鱼雷的发射等装备中。

直线电动机按原理分为直流直线电动机、交流直线异步电动机、直线步进电动机和交流直线同步电动机,以前三种应用较多。

按结构可分为单边型和双边型两种。

在单边型结构中,定子和动子之间受有较大的单边磁拉力;双边型结构由于两边磁拉力互相平衡,支承部分摩擦力较小,动作比较灵活。

(1)直流直线电动机 直流供电的直线电动机。

由一套磁极和一组绕组构成。

绕组中的电流有的通过电刷和换向片结构引入,称刷型;有的不经换向器和电刷,直接用导线引入,称无刷型。

直流直线电动机从结构上还可分为动极式和动圈式两种。

图2所示为圆柱式直流动圈式直线电动机,由于其结构与扬声器的音圈相似,故又称为音圈式直线电动机,简称音圈电动机。

其中图3-a 为短线圈音圈电动机,图3-b 为长线圈音圈电动机。

图2 直线电动机原理结构图1 SUPT Motion 公司生产的一种直线电机直流直线电动机由于推力与电枢电流成正比,速度与电枢电压成正比,故具有良好的线性控制特性,它与闭环控制系统配合,可以进行精密的调节和控制,适用于自动控制系统,例如计算机磁盘驱动器的磁头定位系统。

(2)交流直线异步电动机 由旋转式异步电动机演变而来。

其工作原理和旋转式异步电动机相同。

主要由原边和副边两部分组成,嵌有线圈的部分为原边。

当多相绕组中通入电流后,电机气隙中就产生一个磁场行波,切割副边的导体而感生电流。

此电流与磁场作用产生电磁力使原边和副边发生相对运动。

直线异步电动机可以做成原边固定、副边可动的短副边型和副边固定、原边可动的短原边型两种结构。

短原边型所用线圈数量少,比较经济,应用较多;短副边型常用于金属物体的投射。

直线异步电动机常在工业自动化系统中作为操作杆的动力,用它操作自动门窗、自动开关和阀门以及各种机械手,也可用于电气铁路高速列车的牵引和鱼雷发射等。

图4所示为一些交流直线异步电动机产品的照片。

(3)直线步进电动机 作直线步进运动的电动机。

按其电磁推力产生的原理可以分为反应式和永磁感应子式两大类。

①反应式直线步进电动机:其定子是一条开有均匀齿槽的导轨,动子是一个绕有三相绕组的E 形铁心。

每个铁心柱上都开有和定子齿距相等的齿槽,且各相铁心柱上的齿槽相对于定子齿槽依次错开1/3齿距。

如果输入三相绕组电脉冲的顺序依次为A →B →C →A ,则动子就会向左作步进运动。

如果通电顺序改为A →C →B →A ,则动子就向右作步进运动。

在结构上也可以把 E 形铁心固定,让齿条作为动子。

齿条的运动将与上述运动方向相反。

②永磁感应子式直线步进电动机:定子由软铁材料制成,上面铣有均匀间隔的齿槽;动子由永久磁铁加上两个带齿的形电磁铁组成。

两个电磁铁上的齿相互错开一定距离。

在电磁铁线圈不通电时,动子位置由永久磁铁决定。

而在两个电磁铁按一定顺序轮流通电时,将使动子以一定齿距作步进运动。

如果对两个电磁铁不是轮流通电,而是使其中的电流一个按正弦变化,一个按余弦变化,则可使动子运动平滑,步距很小。

其步距(位置)分辨率可以达到0.01mm 以下。

在要求高精度定位的场合,例如绘图仪、磁头定位机构、激光定位器和数控系统中得到较多的应用。

图3 音圈电动机图4 交流直线异步电动机三、直线电机在数控机床中的应用1.直线电机进给驱动的主要优点①进给速度范围宽,可从1μm/s调节到200m/min以上。

目前加工中心的快进速度已达208m/min,而传统机床快进速度不会超过60m/min,一般为20~30m/min。

②速度特性好,速度偏差可达±0.01%以下。

③加速度大。

直线电机最大加速度可达30g,目前加工中心的进给加速度已达3.24g,激光加工机的进给加速度已达5g,而传统机床的进给加速度在1g以下,一般为0.3g。

④定位精度高。

采用光栅闭环控制,定位精度可达0.1~0.01μm。

利用前馈控制的直线电机驱动系统可减少跟踪误差200倍以上。

由于运动部件的动态特性好,相应灵敏,加上插补控制的精细化,可实现纳米级控制。

⑤行程不受限制。

传统的丝杠传动受丝杠制造工艺限制,一般4~6m,更长的行程需要连接长丝杠,无论在制造工艺还是在性能上都不理想。

而采用直线电机驱动,定子可无限加长,且制造工艺简单,已有大型高速加工中心X轴长达40m以上。

⑥结构简单,运动平稳,噪声小;运动部件摩擦小,磨损小,使用寿命长,安全可靠。

2.直线电机及其驱动控制技术的进展作为可控制运动精度的直线伺服电机在20世纪80年代末出现后,随着材料(如永磁材料)、功率器件、控制技术及传感技术的发展,直线伺服电机的性能不断提高,成本日益下降,为其广泛的应用创造了条件。

目前世界上直线伺服电机及其驱动系统的知名供应商主要有德国Siemens公司、Indramat 公司,日本FUNAC公司、三菱公司,美国Anorad公司,瑞士ETEL公司等。

具有代表性的产品的技术指标:①FANUC L17000C3/2is:最大推力17000N;连续推力3400N(自然冷)/4080N(气冷)/6800N(水冷);最大速度240m/min(4m/s);最大加速度30g;分辨率0.01μm。

②Siemens:1FN3:最大推力20700N;连续推力8100N(水冷);最大速度253m/min。

注:在其床上运行的最大加速度与直线电机推力、运动部件及其负载质量以及摩擦力等有关。

在有效行程内能否达到最大速度与加速度和行程大小有关。

在控制系统方面,Siemens、FANUC等系统供应商都可提供与直线电机控制相对应的控制软件和接口。

由于欧洲及床上应用直线电机较多,因此采用Siemens系统(如810D、840D)最多。

中国科学院电工所、浙江大学及沈阳、哈尔滨广东等一些公司已有小功率直线电机产品。

清华大学在十五攻关项目中成功研制交流永磁同步直线电机及其伺服系统,其最大运动速度60m/min,最大加速度5g,最大推力5000N,目前已与江苏瑞安特公司开始合作生产。

3.直线电机进给驱动在机床上的应用情况自1993年德国ex-cell-O公司研发出世界上第一台直线电机驱动工作台的加工中心以来,直线电机已在不同种类的机床上得到应用。

2001年和2003年欧洲机床展、2002年和2004年日本机床展及美国机床展上每次都有几十家公司的展品采用直线电机驱动系统。

以2002年日本机床展为例,在参展的524台数控机床中,有25家公司41台机床采用直线电机进给驱动,其中加工中心11台(立式8台、卧式3台),电加工机床7台(线切割4台、成型机2台、小孔机1台),磨床6台(一般磨床4台、齿轮磨床1台、坐标磨床1台),非球面加工机和微细加工机5台,车床4台,专用机床3台,激光加工机2台,车磨复合机床1台,铣削加工单元(FMC)1台。

目前,世界上最知名的机床厂家几乎无一例外地都推出了直线电机驱动的机床产品,品种覆盖了绝大多数机床类型。

表1和表2列出了近几年来直线电机驱动机床的部分典型产品。

表1 直线电机驱动机床的部分典型产品(国外)此外,在压力机、坐标测量机、水切割机、等离子切割机、快速成型机及半导体设备的X、Y工作台上都有应用。

表2 直线电机驱动机床的部分典型产品(国内)此外,浙江大学直线电机与现代驱动研究所开发了直线电机驱动的压力机、锯床、雕刻机、线切割机床。

北京机电院高技术股份有限公司承担的十五攻关项目“直线电机驱动的高速立式加工中心”,于2003年研制成功国内第一台直线电机驱动的加工中心,并在2003年北京国际机床展览会展出。

该机床X/Y 轴采用直线电机驱动,形成分别为1250/630mm ,最大快移速度80/120 m/min ,最大加速度0.8/1.5g 。

机床在设计中对减轻运动部件质量、加强机床刚性、解决高速高加速运动下的抗冲击性、直线电机的防护,以及控制系统、伺服系统与直线电机的匹配和优化调试等方面做了有益的探索并取得了成功。

为解决处于工作台下方的Y 轴直线电机的防护问题,设计了密封的直线驱动轴部件,并获得了国家专利。

经测定,该机床精度达到精密级加工中心标准,并有充分裕量。

一年多来该机床工作稳定可靠。

课题组还对直线电机初级线圈与次级磁铁(定子)的温升进行了试验。

以X 轴为例:X 轴运动部件质量大于1000kg ,加速度设定为0.8g ,快移速度设定为70m/min ,连续往复运动一小时以上。

实验结果:十分钟后初级线圈(水冷)温升趋于平衡,工作温度稳定在69℃左右,远远低于允许工作温度(120℃),点击次级磁铁温升约2℃。

可见直线电机初级线圈与次级磁铁(定子)的温升对机床的热影响有限,可通过补偿消除。

四、直线电机的其他典型应用 1.磁悬浮列车磁悬浮列车是一种全新的列车(如图5),其工作原理即为直线电机的工作原理。

一般的列车,由于车轮和铁轨之间存在摩擦,限制了速度的提高,它所能达到的最高运行速度不超过300km/h 。

磁悬浮列车是将列车用磁力悬浮起来,使列车与导轨脱离接触,以减小摩擦,提高车速。

列车由直线电机牵引。

直线电机的一个级固定于地面,跟导轨一起延伸到远处;另一个级安装在列车上。

初级通以交流,列车就沿导轨前进。

列车上装有磁体(有的就是兼用直线电机的线圈),磁体随列车运动时,使设在地面上的线圈(或金属板)中产生感应电流,感应电流的磁场和列车上的磁体(或线圈)之间的电磁力把列车悬浮起来。

悬浮列车的优点是运行平稳,没有颠簸,噪声小,所需的牵引力很小,只要几千瓦的功率就能使悬浮列车的速度达到550km/h 。

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