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南京赛梵电气科技有限公司

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国内外直线电机的发展动向
http://www.72877622.com  2013-9-6 14:12:50  点击率:2603


    近些年来国内外直线电机的发展动向可总结为以下三个方面一是向高速高精度方面发展?#27426;?#26159;向大推力大容量方面发展三是向物流设备方面发展

1在高速高精度方面的发展

1.1直线电机驱动的高速高精度现代机床

直线电机在高速高精度方面的发展首推在现代机床业中的应用传统机床的驱动装置依赖丝杆驱动丝杆驱动本身就具有一系列不利因素包括长度限制机械背隙磨擦扭曲螺距一周期误差较长的振动衰减时间与电机的耦合惯量以及丝杠的轴向压缩等所有这些因素均限制了传统驱动装置的效率和精度当设备磨损时必须进行不?#31995;?#35843;节以确保所需精度直线电机驱动技术可以保证相当高的性能水?#23478;?#21450;比传统的将旋转运动转化为直线运动的电机驱动装置具备更高的效率和简便性具有传统驱动装置无法达到的高速高精度

机床应用直线电机的优势可简单地描述为以下几点即

1高响应性

一般来讲电气元器件比机械传动件的动态响应时间要小几个数量级由于系统中取消了响应时间较大的如丝杠等机械传动件使整个闭环伺服系统动态响应性能大大提高

2高精度性

由于取消了丝杠等机械传动机构因而减少了传统系统滞后所带来的跟踪误差通过高精度直线位移传感器进行位置检测反馈控制大大提高机床的定位精度其精度误差可达0.001 m

3高传动刚度推力平稳

直接驱动提高了传动刚度直线电动机的布局可根据机床导轨的形面结构及其工作台运动时的受力情况?#24202;?#32622;通常设计成均?#32423;?#31216;使其运动推力平?#21462;?/span>

4高速度加减速过程短

机床直线电机进给系统能够满足60100 mmin或更高的超高速切削进给速度由于具有高速响应性其加减速过程大大缩短加速度一般可达到(210)g

5行程长度不受限制

通过直线电动机的定子铺设就可无限延长动子的行程长度

6运行时噪声低

取消了传动丝杠等部件的机?#30340;?#25830;导轨副可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨无机械接触使运动噪声大大下降

美国Ingersoll公司是知名的机床制造商克莱斯勒汽车公司购买了它的6台HVM600卧式加工中?#27169;?#29992;来生产高级汽车发动机汽缸盖该机床主轴转速20 000 rminXYZ三轴由GEFANUC的直线电机驱动这6台加工中心每天生产300个汽缸盖相当于11台非直线电机驱动的加工中心的生产量

目前世界上最知名的机床厂家几乎无一例外地都推出了直线电机驱动的机床产品品种覆盖?#21496;?#22823;多数机床类型

国内自1995年以来?#37096;?#23637;了直线电机在机床上的应用研究如广东工大研发的直线感应电机驱动的GD-3型高速数控机床进给单元清华研究的长行程永磁直线伺服单元北京机电院研发的直线电机驱动的加工中?#27169;?#27993;江大学研制的圆筒型直线电机驱动的并联机构坐标测量机和扁平永磁直线电机驱动的磨床北京机床研究所研发的直线电机驱动的电火花成型机床国防科大研发的活塞非圆切削中采用直线电机驱动刀具以及北航南航与有关单位合作研发的机床等此外一些国内企业也纷?#21672;?#37319;用了不同的直线电机技术取得了较好的效果

1.2直线电机在机床领域的发展趋势

1应用机床的直线电机及驱动控制技术日趋成熟

应用机床的直线电机及驱动控制技术已日趋成熟已具有传统传动装置无法比拟的优越性能随着电机制造技术的改进选择合适的直线电机及驱动控制系统配以合理的机床设计完全可以生产出高性能高可靠性的机床现在直线电机驱动进给速度100 mmin加速度1 g2 g的机床已很普遍已有机床达到快进240 mmin加速度5 g的指标日本AMADA激光切割机

高加速度的直线电机传动已在加工中心数控铣床车床磨床复合加工机床激光加工机床及重型机床?#31995;?#21040;广泛应用

2直线电机驱动机床仍以高特为主但性价比不断看好

近年来直线电机系统成本不断下降在机床成本中的比重明显下跌但目?#23433;?#29992;直线电机驱动仍比传统的传动装置价格要高因此直线电机的应用仍着眼于高性能机床特别是精密高速加工机床特种加工机床大型机床解决传统传动方法不能解决的问题

3机床应用直线电机技术渐趋产业化

直线电机在机床上的应用已不是样品据有关资料介绍2001年德国 DMG公司已在28种机型上采用直线电机年产量达1 500台(约3 000多根直线电机驱动轴)占其总产量的132003年意大利JOBS公司LinX系列产品已占全公司总产量的60(年产50台大型龙门加工中心和龙门铣床)并成为公司的主要利润来源有专家预测到2010年世界上将有20~40的数控机床采用直线电机进给驱动而这些机床都是高档机床因此其产业化前景是不言而喻的

直线电机在机床中的应用虽然前景看好但有些问题仍需不断解决注意完善才能更好地促进其应用

1.3直线电机驱动的其它高速高精度设备

直线电机在高速高精度方面的发展除在机床领域外还在其他领域也有发展如一些要求高的过程控制系统精密检测系统直线伺服驱动系统等等

美国日本德国英国等世界上有几十家公司生产用于高速高精度设备的直线伺服电机品种数量越来越多性能越来越好

2在大推力大容量方面的发展

近些年来直线电机除在高速高精度方面的发展较快以外在大推力大容量方面的发展也是比较快的其应用领域如八十年代开始在加拿大日本美国马来西亚等应用的直线电机城轨交通(地铁和轻轨)现在发?#36141;?#24555;特别在日本和中国应用直线电机驱动的城轨交通其优势主要体现在以下几点即

1同样容量降?#32479;?#20307;高度减小隧道面积成本减少土地节约

2爬坡能力强转弯半径小土建减少成本降低选线换乘方便

3非接触牵引节能噪音低

4列车加减速度快效率高

5维护?#21487;٣?#36816;营成本低

6与传统地铁比除机车底部有所变化外总的建造模式基本不变

7长期的安全运行纪录温哥华空中列车在14年的时间里安全运?#32479;?#23458;4.5亿人次运行里程超过10亿公里

日本自1990年3月在大阪7号线采用了直线感应电机驱动的地铁1991年在东京12号线采用直线电机驱动地铁后神户横滨福冈仙台和其它一些城市也引入直线电机地铁我国广州地铁的4号线5号线6号线7号线有的已用有的将要用国内浙江大学与上海南洋电机集团合作的直线电机驱动地铁车正在调试中

直线电机在大推力大容量方面的发展除在地铁和轻轨的应用领域外在磁浮交通方面的应用也是令人注目的一部分目前一些国家在磁浮交通驱动技术方面仍在不断向前发展如日本德国美国以及其他一些国家以不同的方式开展研发和推进应用中国的沪?#21363;?#28014;交通线仍在进行工作

直线电机在大推力大容量方面的发展还体现在诸如油田抽油机类的大型设备上其中油田采用直线电机驱动的抽油机比传统的抽油机在同样时间内抽取同样油量时可节电20~40此外大推力大容量直线电机还在大型化工设?#28014;?#24314;筑设备以及其他大型工业民用设备中得到应用效果明显

3在物流设备方面的发展

在现代化的大规模生产过程之中物流技术已经被提到了前所未有的高度而物流设备?#21335;?#36827;与否将直接影响到物流技术的发展现代物流业发展的一个鲜明的特点是以现代先进的驱动技术自动化技术信息技术等为代表的高新技术的应用发达国家企业的物流设备占项目总投资的比例一般都在20以上从而使得物流设备不?#31995;?#25913;进发展其中由直线电机驱动的物流传输设备代表了现代先进物流传输技术的一种应用和一种潮流一些发达国家如美国日本德国法国意大利丹麦等在物流传输领域如机场行包输送?#25910;?#33258;动化分拣报刊书籍配送中?#27169;?#24037;厂流水线等系统中已基本实现了自动化这些设备普遍采用具有国际领先水平的直线电机作为驱动系统适应多批量灵活安排的需求代表着目前世界物流传输技术的发展水平

直线电机在各种物料传输和搬运方面具有独特的优势主要体现在结构简单运行可靠成本低效率与智能化程度高等目前在垂直传输方面如直线电机电梯升降机在平面传输方面如?#25910;?#21253;件分拣传输线各?#20013;?#26446;分拣传输线钢材生产传输线电气电子机械加工生产线食品加工线制药生产线等各种工业加工线和各种检测线还有商场医院等场合的物料传输搬运以及立体仓库的搬运汽车库的搬运调度等等

 

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