直线伺服电动机

直线电动机是一种把电能直接转换成直线运动的机械能，而不需要任何中间转换传动的驱动装置。它具有传统电动机驱动的机电设备所不能达到的高效节能、高精度的特点。它能够有效地克服使用传统旋转电动机时，机械转换机构固有的传动链条体积大、效率低、能耗高、精度差、污染环境等缺点。

直线伺服电动机可以认为是旋转电动机在结构方面的一种变形，它是将传统圆筒型电动机的定于剖开拉直，变定子永磁铁的封闭磁场为开放磁场，并根据不同行程的需求拼接而成，而动子（运动部）线圈的缠绕方式发生变化。在电动机动子的三相绕组中通入三相对称正弦电流后，产生气隙磁场，其气隙磁场的分布情况与旋转电动机相似，是沿展开的直线方向呈正弦波分布的。当三相电流随时间变化时，气隙磁场按定向相序沿直线移动，是平移的，称为行波磁场。当动子（运动部）线圈的电流和气隙磁场相互作用便产生了电磁推力时，由于定子是固定不动的，动子就顺着行波磁场运动的方向做直线运动。

直线电动机主要应用于3个方面：一是应用于自动控制系统，这类应用场合比较多；二是作为长期连续运行的驱动电动机；三是应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。

下面简单介绍目前贴片行业常用的两种直线电动机。

（1）定子永磁铁直线电动机

简化结构如图1所示，实物图如图2所示。

图1 简化结构图

图2 实物图

特点：
①成本高；
②提供持续的推力而不受动子位置的影响；
③高效率，低噪声；
④高推重比。
应用代表：环球仪器（5588）、西门子、松下和HITACH等。

（2）VRM直线电动机

图3是环球仪器VRM电动机实物图。

图3 环球仪器VRM电动机实物图

VRM电动机的定子采用的是硅钢叠片（如图4所示），动子由两片“C”型磁铁组成。

图4 采用硅钢叠片的定子

特点：
①成本低；
②提供持续的推力而不受动子位置的影响：
③高效率，散热快，低噪声；
④体积大，高推重比，能驱动很大的负荷。
应用代表：环球仪器Genesis系列。

（3）直线电动机特点

总体上讲，直线电动机与旋转电动机相比，主要有如下几个特点。

①结构简单：由于直线电动机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置（如滚珠丝杆、同步带／带轮和联轴器），因而使得系统本身的结构大为简化，重量和体积大为下降，如定子永磁铁直线电动机。

②定位精度高：在需要直线运动的地方，直线电动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，采用伺服控制时，便可大大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：直线电动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一定的空气隙而不接触，这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力，因而大大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：直线电动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，因而工作安全可靠，寿命长。

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