图 1  直线电机原理

直线电机从原理上讲，就是将普通的旋转电机沿过轴线的平面剖开，并展成

一直线而成。与旋转交流电机的分类相对应，直线交流电机按照励磁方式可分为

直线永磁(同步)式和直线感应(异步)式两类。特别是直线永磁同步电机(示意图

1)，因采用高能永磁体，具有高推力强度、低损耗、电气时间常数小、响应快速、

易于实现矢量控制等特点，成为高速数控设备伺服进给系统的最佳选择。

直线电机驱动机构取消了一切中间传动环节，将电能直接转化为机床执行部

件(工作台、溜板等)

“

的直线运动，从根本上改变了以往 旋转电机+

”

滚珠丝杠 进给

“

”

系统中由于机械传动链引起的一系列问题，被称为 零传动 进给驱动，具有速度

高、加速度大、刚度高、动态响应快、定位精度高等优点。另外，由于直线电机

的次级是一段一段连续铺在机床床身上的，初级铺到哪里，次级(工作台)就可以运

动到哪里，因此，行程不受限制，对整个进给系统的刚度没有任何影响。

3  直线电机应用于进给机构的历史与现状

首先将直线电机应用在机床上的是德国人，1993 年德国 Ex-cell-O 公司在汉

诺威国际机床博览会上展出世界上第一台采用直线电动机驱动工作台的 HSC-240

型高速加工中心，其三个坐标方向上都采用了德国 Indramat 公司生产的交流感应

式直线电机，该机床工作台行程 630-710mm，进给速度达到 60m／min，进给

力 2800N，进给速度多 920m／min 时的位置精度可达 4µm。几乎与此同时，美

国 Ingersoll 公司也研制成功 HVM．800 型高速加工中心，该机床采用美国

Anorad 公司生产的永磁式直线电机，工作台最大进给速度达到 76．2m／min。

直线电机在机床 E 的成功应用，拉开了高速进给的序幕，被同行专家评价为 90 年

代国际机床工业一个新的技术高峰。

在高速高精加工机床领域，直线电机驱动和滚珠丝杠驱动还会并存相当长一

段时间，但总的趋势是直线电机驱动所占比重会越来越大，成为高速进给驱动的

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