直接驅(qū)動直線交流伺服電動機
李猷黔（天津科爾摩根工業(yè)驅(qū)動有限公司 300141）
美國科爾摩根公司以生產(chǎn)伺服系統(tǒng)聞名于世，多年前就開發(fā)生產(chǎn)了直流直線伺服電動機，隨著交流伺服系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，2年前該公司又開發(fā)了高精度、免維護、大推力的以交流伺服放大器驅(qū)動的無刷直流直線伺服電動機（也稱交流直線伺服電動機）。
直線電動機即按直線運動的電動機，可以這樣想象：將傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)方式的電動機切開，展開成平面，接通電源，加以適當(dāng)控制，使其前后往返穿梭運動，而不是旋轉(zhuǎn)運動，這便構(gòu)成了一臺直線電動機。直線電機典型應(yīng)用是未來的武器軌道炮和高速磁懸浮列車。能精密控制位置和速度，從幾厘米至幾十米的直線電動機在現(xiàn)實中得到應(yīng)用的就是科爾摩根公司的直接驅(qū)動直線伺服電動機(ddl)。
1結(jié)構(gòu)型式
科爾摩根ddl系列直線電動機是無外殼的永磁三相無刷電動機。傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式永磁無刷電動機主要部件是定子（原邊繞組）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)磁體）。無刷直線電動機中將轉(zhuǎn)子展開為平面構(gòu)成磁路，將定子展開為線圈組件，大多數(shù)的無刷直線電機是將磁路作為靜止部件（靜子），而將線圈組件作為運動部件（動子）。按照科爾摩根生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)交流伺服電動機的結(jié)型式，ddl系列也可提俠兩種類型的直線電動機，鐵心式和無鐵心式。應(yīng)用時選擇鐵心式和無鐵心式要根據(jù)具體使用要求而定。兩種結(jié)構(gòu)型式的直線伺服電動機見圖1、圖2，其基本電磁運行原理和對應(yīng)的同類型旋轉(zhuǎn)式伺服電動機相同。
鐵心式直線電動機將線圈繞制在硅鋼片鐵心上，用單側(cè)磁路產(chǎn)生****的推力，采用專利的電磁設(shè)計，實現(xiàn)較大的推力／體積，高的電動機常數(shù)，無須扭斜磁路實現(xiàn)很低的推力波動，很大的推力使其用于加速和移動大質(zhì)量極為適宜。
無鐵心式直線電動機沒有鐵心，線圈直接繞制成組件，又稱無槽式直線電機。因此這類電機沒有推力波動，質(zhì)量很輕，線圈組件與磁路間****沒有吸力，這些特性使其適于需要軸承摩擦很小、輕負(fù)載、高的加速度、很寬的速度范圍的場合。
無刷伺服電動機換向。需要反饋元件。ddl系列采用數(shù)字式或線性霍爾元件提供電子換向�？梢赃x用科爾摩根的so或rol系列伺服放大器，為電動機提供6步換向和方波驅(qū)動電流，用于特性可以接受的某些場合。需要運動特別平滑的應(yīng)用，可以選用科爾摩根的伺服之星伺服放大器，提供正弦波驅(qū)動電流以獲得****的恒定推力和速度特性。也可由直線編碼器獲得必要的換向信息，反饋元件還可選用直線感應(yīng)同步器、激光干涉儀等。
按照直線伺服電動機的要求，選用伺服放大器時應(yīng)注意兩點：
(1)由位置檢測元件的輸出與電動機反電勢的相位關(guān)系正確確定三相繞組相位。
(2)按照直線伺服電動機的運動特點對伺服放大器的某些參數(shù)亦應(yīng)作相應(yīng)的轉(zhuǎn)換
（如速度、加速度、電動機反電勢系數(shù)等）。
2 ddl系列直線電動機的主要特點
無鐵心式：
峰值推力120～800n
連續(xù)推力38～245n
零推力波動
零吸力
低于lμm/s時平滑移動
高加速度低質(zhì)量線圈組件
鐵心式：
峰值推力300～8 000n
連續(xù)推力147～8 000n（還可制造更大推力）
無須扭斜磁路專利的減小推力波動技術(shù)
高電動機常數(shù)
高推力密度
兩種電動機共有特點：
無接觸，免維護，無刷設(shè)計
三相正弦波換向
峰值加速度極易超過10-1m/ s2
高位置精度和分辨率（位暨精度僅受反饋元件分辨率限制，通�？蛇_到亞微米級）
很低的調(diào)整時間
低的熱損耗
模塊式磁路設(shè)計使行程無限制，標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)計為64mm，128mm，256mm，512mm及1 024mm，可以加裝模塊標(biāo)準(zhǔn)選件：
霍爾元件，數(shù)字式，正弦量
熱保護
附加空氣或水冷卻
電纜選件
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