图 1 直线电机结构示意图 

3 直线电机的发展概况 

直线电机的历史，最早可追溯到 1840 年惠
斯登(Whealstone)开始提出和制作初具雏形
但并不成功的直线电机，从那时至今，已有

160 多年的历史了。 
我国直线电机的研究和应用发展是从 20 世
纪 70 年代初开始的。1972 年，浙江大学在
国内首先翻译了一本《直线感应电动机》译
文集，国内直线电机技术的研究始于 20 世
纪 70 年代，限上海电机厂、宁波大学、沈
阳工业大学、清华大学、国防科技大学、浙
江大学、广东工业大学等高校都做了相关研
究，但未能实现真正应用到高速机床航空
上，大推力、长行程的进给，不是真正意义
上的应用轴  在高速机床上的直线电机进给
单元。清华大学机械学进给系制造工程研究
所研究的长行程永磁直线伺服单元额定推
力 l  500N，最高速度 60m／min，行程 600
工  沈阳工业大学研究的重点摆在了永磁同
步直线电动机的控制方式及伺服系统。在

CIMT2003(中国国机床展览会)上，北京机电
院高技术股份公司、江苏多棱数控机床股份
有限公司展出了国产首批直线电机驱动的
立式加工中心(VSl250)，其 x、y 轴采用了直
线电机，最大进给速度 60m／s。采用直线
光栅尺反馈，全闭环控制，定位精度高，稳
定性好。该加工中心采用了西门子 840D 系
统，具有很高的可靠性与稳定性。这些研究
工作为直线电机技术在高速机床上的应用
发挥了积极作用。目前在我国机床行业中，

应用直线电机进给系统的产品越来越多。在

CIMT2005 上，作为全球最大的切削机床制
造商之一的 DWG 公司，其产品中有 1／3
的采用了直线电机驱动技术，DMC linear 精
密立式加工中心所有进给轴采用高动力性
能直线电机驱动，良好动态特性的基础是采
用了高度稳定的龙门结构和经优化的高刚
度床身，加速度高达 2G，快移速度 90m／

rain，从而可威国生产率提高 20％，该系列
加工中心特别适合于模具加工。2006 年，德
国 Zimmermann 公司驱动龙门铣床 FZ38，
直线电机驱动通过高 Kv 因素获得高水平的
标准控制，使得即便是在高进给率的情况下
仍能保持非常小的拖曳距离和高定位精度

DMG 推出了 Sprint65 直线驱动机床，在 X3
轴上加速床  度达到 g，快移速度 40m／min。
在 2007 年 4 中国国际机床展(CIMT2007)上，
直线电机的应用越来越广泛，杭州机床集团
有限公司推出了国内首次使用直线电机的
平面磨床(MUGKTl20X5)。 
目前在机床上广泛应用的国外直线电机品
牌为：丹纳赫、西门子。而国内真正做到量
产且稳定应用的品牌为：深圳大族和长沙一
派工业驱动，特别是长沙一派工业驱动的直
线 电 机已 经 稳定 应用 内 燃机 活塞 加 工和

PCB 打孔机，其在精密机床上的应用正在与
湖南大学微纳研究所联合开发中。  [3] 

4 非球面加工技术 

在现代光学中，球面光学元件是一种非常重
要的光学元件，它广泛应用于各个领域．但