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直線步進電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理
直線步進電機可以直線運動或直線往復運動。旋轉(zhuǎn)電動機作為動力源，要轉(zhuǎn)變成直線運動，需要借助齒輪、凸機輪構(gòu)及皮帶或鋼絲。首先介紹了直線步進電機的結(jié)構(gòu)，其次介紹了直線步進電機的基本原理及工作原理，最后闡述了它的優(yōu)勢及應(yīng)用。
直線步進電機簡介：
直線步進電機，或稱線性步進電機，是由磁性轉(zhuǎn)子鐵芯通過與由定子產(chǎn)生的脈沖電磁場相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，直線步進電機在電機內(nèi)部把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為線性運動。
直線步進電機的結(jié)構(gòu)：
直線步進電機與旋轉(zhuǎn)型比較，能直接直線運動，可以使機器小型化。
直線步進電機基本原理：
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(zhuǎn)動，從而使螺桿軸向移動。一般而言，目前有兩種實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的方式，第一種是在電機內(nèi)置一個帶內(nèi)螺紋的轉(zhuǎn)子，以轉(zhuǎn)子的內(nèi)螺紋和螺桿相嚙合而實現(xiàn)線性運動，第二種是以螺桿作為電機出軸，在電機外部通過一個外部驅(qū)動螺母和螺桿相嚙合從而實現(xiàn)直線運動。這樣做的結(jié)果是大大簡化了設(shè)計，使得在許多應(yīng)用領(lǐng)域中能夠在不安裝外部機械聯(lián)動裝置的情況下直接使用直線步進電機進行精密的線性運動。
直線步進電機的優(yōu)勢：
（1）高速響應(yīng)性
一般來講機械傳動件比電氣元器件的動態(tài)響應(yīng)時間要大幾個數(shù)量級。由于系統(tǒng)中取消了一些響應(yīng)時間常數(shù)較大的如絲杠等機械傳動件，使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能大大提高，使反應(yīng)異常靈敏快捷。
（2）高精度性
由于取消了絲杠等機械傳動機構(gòu)，因而減少了插補時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，可大大提高機床的定位精度。
（3）傳動剛度高、推力平穩(wěn)
“直接驅(qū)動”提高了其傳動剛度。同時直線電機的布局，可根據(jù)機床導軌的形面結(jié)構(gòu)及其工作臺運動時的受力情況來布置。通常設(shè)計成均布對稱，使其運動推力平穩(wěn)。
（4）速度快、加減速過程短
直線電機最早主要用于磁浮列車（時速可達500km/h），現(xiàn)在用于機床進給驅(qū)動中，要滿足其超高速切削的最大進給速度（要求達60～100m/min或更高）當然是沒問題的。也由于“零傳動”的高速響應(yīng)性，使其加減速過程大大縮短，從而實現(xiàn)起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停。加速度一般可達到2～10g（g=9.8m/s2）。
（5）行程長度不受限制
在導軌上通過串聯(lián)直線步進電機的定件，就可無限延長動件的行程長度。
（6）運行時噪聲低
由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，而其導軌副又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌（無機械接觸），使運動噪聲大大下降。
（7）效率高
由于無中間傳動環(huán)節(jié)，也就取消了其機械摩擦時的能量損耗。
直線步進電機應(yīng)用領(lǐng)域：
直線步進電機被廣泛應(yīng)用于包括制造、精密校準、精密流體測量、精確位置移動等諸多高精度要求領(lǐng)域。
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