3-63  永磁无刷直线直流电机及其选用

张日升  李尚政  刘  宏

近年来，采用直线电机驱动超精密加工机床定位轴的直线运动方案，由于无中间环节的弹性变形、间隙、磨损和发热等因素带来的运动误差，具有定位精度高、响应速度快、低速性能好等特点，已成为国内外数控机床产品新的技术发展方向。为了正确利用直线电机，本文在扼要介绍永磁无刷直线直流电机工作原理的基础上，阐述了正确选择永磁无刷直线直流电机的方法，并给出了实例。

    永磁无刷直线直流电机由磁轨和线圈组成（图1），其工作原理是：直线电机的转子线圈通入电流后，在永磁体产生的行波磁场作用下，便产生电磁推力。此时，若永磁体固定在基座上不动，线圈绕组固定在滑板上，那么在电磁推力作用下滑板就开始运动，从而实现进给。选择直线电机时，要优先考虑以下参数：最大加速度、最大速度、恒速时额定推力、最大推力等。首先必须在根据实际应用情况分析直线电机的工况和受力状态的基础上，确定其工作时的速度时间曲线，然后计算出工作过程中所需的最大加速力、最大减速力和整定力，则均方根力为

式中，t_a，t_d ，t_r，t_dw分别为加、减速时间、恒速运行时间和整定时间，F_amax为最大加速力、F_dmax为最大减速力、F_r为电机恒速运行时需要的保持力、F_dw为整定力。则所选的直线电机必须同时满足F_rms小于直线电机恒速运行时的额定推力和F_amax小于直线电机所能提供的最大推力。直线电机选定后还必须校验其工作电流是否超过容许的最大限制，同时其在工作过程中（以Kollmorgen直线电机为例）最大功率损耗不得超过45 W。按上述内容选用的直线电机可满足实际应用需求，是确保发挥其优越性能的基础之一。在以上分析的基础上，给出了以直线电机作为驱动装置的车床定位平台的选择实例。