直线电动机的工作原理

    前面所介绍的电动机都是旋转运动的，是旋转电动机。也可以用电磁力直接产生直线运动，这样就出现了直线电动机。原则上，每种旋转电动机都有与之相应的一种直线电动机，然而目前使用的主要是分别与旋转感应电动机和同步电动机相对应的直线感应电动机和直线同步电动机。

    过去，工业生产中应用的直线电动机主要以感应电动机为主，而且最初主要作为动力转换装置使用。随着矢量控制技术、微电子技术和电力电子技术的进步，直线感应电动机逐渐开始应用于高精度伺服系统中。与此同时，由于永磁同步电动机在功率密度和发热等方面的诸多优越性以及高性能永磁材料的发展和价格的降低，永磁同步直线电动机也得到了广泛的应用，尤其是在高速、高精加工的数控机床进给驱动系统中的应用有着非常好的前景。在数控机床中用永磁同步直线电动机直接驱动机床工作台或刀具，这样就取消了从电动机到工作台的一切中间环节，即把机床进给传动链的长度缩短为零，故这种传动方式称为“直接驱动”。这种传动方式主要有以下优点：

   1)速度高，可达60~200 m/min。

   2)动态特性好，推力／质量比可做得很大，因而加速度特性好；理论空载加速度很大，用于机床伺服驱动，可做到1～2 g，此外其刚性也较好。

   3)无中间传动环节，可靠性高。

   4)消除了中间环节，也就消除了相应的各种非线性环节，使得控制精度提高。

   5)无行程限制。

    因为采用永磁同步电动机驱动与传统的“旋转电机+滚珠丝杆”产生直线运动的方法相比有很多优越性，因而在高档数控机床中将有很好的应用前景。同时还应看到，直线电动机驱动是直接驱动，对来自外界的扰动，如工件或刀具的质量、切削力及它们的变化等，都直接作用在直线电动机上，这就给控制增加了难度。此外，永磁同步直线电动机还存在着散热、隔磁及垂直应用时需加平衡制动器等问题，而且目前的价格偏高。

    永磁同步直线电动机除应用于数控机床外，其他任何需要产生直线运动的场合均可应用，尤其是需要高速度、高精度和高动态响应的场合。

    由以上控制电机结合适当的导向机构（如导轨）、执行器（如机械夹持器、特种末端执行器、万能手等）便构成了完整的电动式驱动执行机构。