直线电机驱动技术至今已越来越成熟,它以精度高、无磨损、噪音低、效率高、响应快、节省空间等突出优点使其在各领域应用广,直线电机在民用、工业等行业中都得到应用。在交通运输业中我国于2002年成功生产出由直线电机拖动的磁悬浮列车,该车采用全新的外形曲线,流线型头前围。车长15米,宽3米,空重20吨,内设44个座位,可载负100人,比较大载重量为16吨,设计时速150公里/小时,试验时速80公里/小时.我国已成为掌握磁悬浮技术的少数国家之一。在半导体行业中,直线电机以其高速、高精度、无污染的特点,应用于光刻机、IC粘接机、IC塑封机等多种加工设备,而且单台设备往往需要多台直线电机。在医疗行业中,直线电机也崭露头角,大到电动护理床、电动手术台,小到心脏起搏器都有直线电机的应用实例。在数控加工行业中,传统的“旋转电机+滚珠丝杠”的传动形式所能达到的比较高进给速度为30m/min,加速度为可达3m/2s。直线电机驱动工作台,速度为传统传动方式的30倍,加速度是传统传动方式的10倍,比较大可达10g;刚度提高了7倍;直线电机直接驱动的工作台无反向工作死区;由于电机传动惯量小。直线电机适应性强,高加速度。直线电机贵不贵
在许多领域里得到越来越广的应用。通过拟合得到以下函数其中式(1)为线性拟合模型,式(2)为分段线性拟合模型,式(3)三次样条拟合模型。各点定位精度平均值与拟合结果比较见图3。可以看出分段线性模型及三次样条模型的拟合效果要明显好于线性模型。而分段线性模型在交接点处拟合效果比样条模型要差,故选用三次样条模型作为实际的误差补偿模型。定位精度平均值与多项式模型曲线正反向的大偏差分别为μm及μm,表明样条模型能较好地反映实际定位精度情况。为了提高直线电机的定位精度,预先确定直线电机导程累积误差的分布曲线(这里我们采用公式3得到的分布曲线),然后再根据分布曲线,以出现误差增减位置作为特征点,按不等间距进行分割,求得该点相对于零点的位置累积误差值。由PC机将此误差数据文件存于系统中,用于加工时查询补偿。系统工作时,计算机根据光栅尺的反馈信号获得直线电机的位移值,并作为查询指针。由指针查询相应的累积误差值,根据误差值对位移进行补偿修正。为了检验进给单元补偿后的定位精度,在相同条件下,直线电机进给补偿后的定位精度,见表1和图4。经补偿,采用样条模型补偿后直线电机进给单元正反向的较大定位精度误差分别为μm及μm。国内直线电机品牌直线电机一是传统控制技术,二是现代控制技术,三是智能控制技术。
对直线电机控制技术的研究基本上可以分为三个方面:一是传统控制技术,二是现代控制技术,三是智能控制技术。传统的控制技术如PID反馈控制、解耦控制等在交流伺服系统中得到了的应用。其中PID控制蕴涵动态控制过程中的信息,具有较强的鲁棒性,是交流伺服电机驱动系统中基本的控制方式。为了提高控制效果,往往采用解耦控制和矢量控制技术。在对象模型确定、不变化且是线性的以及操作条件、运行环境是确定不变的条件下,采用传统控制技术是简单有效的。但是在高精度微进给的高性能场合,就必须考虑对象结构与参数的变化。各种非线性的影响,运行环境的改变及环境干扰等时变和不确定因素,才能得到满意的控制效果。因此,现代控制技术在直线伺服电机控制的研究中引起了很大的重视。常用控制方法有:自适应控制、滑模变结构控制、鲁棒控制及智能控制。主要是将模糊逻辑、神经网络与PID、H∞控制等现有的成熟的控制方法相结合,取长补短,以获得更好的控制性能。
直线电机明确显示动子的内部绕组.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。直线电机经常简单描述为旋转电机被展平,而工作原理相同。动子是用环氧材料把线圈压缩在一起制成的;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。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。直线电机常见的类型是平板型、U型槽型、管型。
直线电机平台与旋转电机相比,主要有如下几个特点:1.结构简单,由于直线电机不需要把旋转变成直线运动的附加装置,因而使得系统本身的结构大为简化,重量和体积地下降;2.定位精度高,在需要直线运动的地方,直线电机可以实现直接传动,因而可以消除中间环节所带来的各种定位误差,故定位精度高,如采用微机控制,则还可以地提高整个系统的定位精度;3.反应速度快、灵敏度高,随动性好。直线电机容易做到其动子用磁悬浮支撑,因而使得动子和定子之间始终保持空气隙而不接触,这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力,因而地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性;4.工作安全可靠、寿命长。直线电机可以实现无接触传递力,机械摩擦损耗几乎为零,所以故障少,免维修,因而工作可靠、寿命长。这些特点成就了直线电机平台在以下三个方面的主要应用:1.直线电机平台应用于自动控制系统,这类应用场合比较多;2.直线电机平台作为长期连续运行的驱动电机;3.直线电机平台应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。直线电机选择规格主要是对于推力的选择,通常情况下有软件作为辅助工具。直线电机机床
为了准确选择直线电机的推力,需要知道负载重量。直线电机贵不贵
直线电机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。可以是短初级长次级,也可以是长初级短次级。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下实现技术与经济要求的控制系统。随着自动控制技术与微计算机技术的发展,直线电机的控制方法越来越多。对直线电机控制技术的研究基本上可以分为三个方面:一是传统控制技术二是现代控制技术三是智能控制技术传统的控制技术如PID反馈控制、解耦控制等在交流伺服系统中得到了***的应用。其中PID控制蕴涵动态控制过程中的信息,具有较强的鲁棒性,是交流伺服电机驱动系统中**基本的控制方式。为了提高控制效果,往往采用解耦控制和矢量控制技术。在对象模型确定、不变化且是线性的以及操作条件、运行环境是确定不变的条件下,采用传统控制技术是简单有效的。但是在高精度微进给的高性能场合,就必须考虑对象结构与参数的变化。各种非线性的影响。直线电机贵不贵