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直線(xiàn)步進(jìn)電機的基本結構和工作原理
直線(xiàn)步進(jìn)電機可以直線(xiàn)運動(dòng)或直線(xiàn)往復運動(dòng)。旋轉電動(dòng)機作為動(dòng)力源,要轉變成直線(xiàn)運動(dòng),需要借助齒輪、凸機輪構及皮帶或鋼絲。首先介紹了直線(xiàn)步進(jìn)電機的結構,其次介紹了直線(xiàn)步進(jìn)電機的基本原理及工作原理,最后闡述了它的優(yōu)勢及應用。
直線(xiàn)步進(jìn)電機簡(jiǎn)介:
直線(xiàn)步進(jìn)電機,或稱(chēng)線(xiàn)性步進(jìn)電機,是由磁性轉子鐵芯通過(guò)與由定子產(chǎn)生的脈沖電磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生轉動(dòng),直線(xiàn)步進(jìn)電機在電機內部把旋轉運動(dòng)轉化為線(xiàn)性運動(dòng)。
直線(xiàn)步進(jìn)電機的結構:
直線(xiàn)步進(jìn)電機與旋轉型比較,能直接直線(xiàn)運動(dòng),可以使機器小型化。
直線(xiàn)步進(jìn)電機基本原理:
采用一根螺桿和螺母相嚙合,采取某種方法防止螺桿螺母相對轉動(dòng),從而使螺桿軸向移動(dòng)。一般而言,目前有兩種實(shí)現這種轉化的方式,第一種是在電機內置一個(gè)帶內螺紋的轉子,以轉子的內螺紋和螺桿相嚙合而實(shí)現線(xiàn)性運動(dòng),第二種是以螺桿作為電機出軸,在電機外部通過(guò)一個(gè)外部驅動(dòng)螺母和螺桿相嚙合從而實(shí)現直線(xiàn)運動(dòng)。這樣做的結果是大大簡(jiǎn)化了設計,使得在許多應用領(lǐng)域中能夠在不安裝外部機械聯(lián)動(dòng)裝置的情況下直接使用直線(xiàn)步進(jìn)電機進(jìn)行精密的線(xiàn)性運動(dòng)。
直線(xiàn)步進(jìn)電機的優(yōu)勢:
(1)高速響應性
一般來(lái)講機械傳動(dòng)件比電氣元器件的動(dòng)態(tài)響應時(shí)間要大幾個(gè)數量級。由于系統中取消了一些響應時(shí)間常數較大的如絲杠等機械傳動(dòng)件,使整個(gè)閉環(huán)控制系統動(dòng)態(tài)響應性能大大提高,使反應異常靈敏快捷。
(2)高精度性
由于取消了絲杠等機械傳動(dòng)機構,因而減少了插補時(shí)因傳動(dòng)系統滯后帶來(lái)的跟蹤誤差。通過(guò)直線(xiàn)位置檢測反饋控制,可大大提高機床的定位精度。
(3)傳動(dòng)剛度高、推力平穩
“直接驅動(dòng)”提高了其傳動(dòng)剛度。同時(shí)直線(xiàn)電機的布局,可根據機床導軌的形面結構及其工作臺運動(dòng)時(shí)的受力情況來(lái)布置。通常設計成均布對稱(chēng),使其運動(dòng)推力平穩。
(4)速度快、加減速過(guò)程短
直線(xiàn)電機最早主要用于磁浮列車(chē)(時(shí)速可達500km/h),現在用于機床進(jìn)給驅動(dòng)中,要滿(mǎn)足其超高速切削的最大進(jìn)給速度(要求達60~100m/min或更高)當然是沒(méi)問(wèn)題的。也由于“零傳動(dòng)”的高速響應性,使其加減速過(guò)程大大縮短,從而實(shí)現起動(dòng)時(shí)瞬間達到高速,高速運行時(shí)又能瞬間準停。加速度一般可達到2~10g(g=9.8m/s2)。
(5)行程長(cháng)度不受限制
在導軌上通過(guò)串聯(lián)直線(xiàn)步進(jìn)電機的定件,就可無(wú)限延長(cháng)動(dòng)件的行程長(cháng)度。
(6)運行時(shí)噪聲低
由于取消了傳動(dòng)絲杠等部件的機械摩擦,而其導軌副又可采用滾動(dòng)導軌或磁墊懸浮導軌(無(wú)機械接觸),使運動(dòng)噪聲大大下降。
(7)效率高
由于無(wú)中間傳動(dòng)環(huán)節,也就取消了其機械摩擦時(shí)的能量損耗。
直線(xiàn)步進(jìn)電機應用領(lǐng)域:
直線(xiàn)步進(jìn)電機被廣泛應用于包括制造、精密校準、精密流體測量、精確位置移動(dòng)等諸多高精度要求領(lǐng)域。
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