永磁式直线伺服电动机

永磁式直线伺服电动机的次级是采用高能永磁体，电动机采用矩形波或正弦波电流控
制，由 IGBT 组成的电压源逆变器供电，PWM 调制。当向动子绕组中通入三相对称正弦
电流后，直线电动机产生沿直线方向平移并呈正弦分布的行波磁场，与永磁体的励磁磁
场相互作用产生电磁推力，推动动子沿行波磁场运动的相反方向作直线运动。其控制系统
的基本结构是 PID

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组成的速度电流双闭环控制，直接受控的是电流，通常采用 id=0 的

控制策略，使电磁推力与 id

具有线性关系。

二、直线进给伺服驱动技术最大的优点

直线进给伺服驱动技术最大的优点是具有比旋转电动机大得多的加、减速度 (可达 10～
30 倍)，能够在很高的进给速度下实现瞬时达到设定的高速状态和在高速下瞬时准确停止
运动。加减速过程的缩短，可改善加工表面质量，提高刀具使用寿命和生产效率；减少了
中间环节，使传动刚度提高，有效地提高了传动精度和可靠性，而且进给行程几乎不受

限制。

三、直线进给伺服驱动的应用现状

作为一种崭新的进给驱动技术，其优越的高速性能和极高的动态性能，使其在生产当
中迅速得到广泛应用。在上个世纪 90

年代中期：

首先由德国 Ex—cell—o 公司开发的 XHC240 型高速卧式加工中心，3 个进给轴均首次

采用感应式直线交流伺服电动机直接驱动；

接着美国 Ingersoll 铣床公司生产的高速卧式加工中心 HVM4800 和 HVM600,X、Y、Z 轴

均采用永磁式同步直线伺服电动机驱动；

日本三井精机公司生产的高速工具磨床，上下快速移动的 Z 轴亦是采用直线伺服电动
机驱动。特别是在 1999 年的巴黎国际 EMO(Electromechanical optical)博览会上展出的高速
加工中心，最高速度达 400m/min

，成为新一代数控机床的代表性技术。

我国台湾省上银科技公司也已将直线伺服电动机用于三坐标测量机上，实现三轴直接

驱动。

现在世界各国的著名机床制造商(如日本的 Mazak 公司和韩国的大宇公司)都纷纷推出
直线伺服电机驱动的数控机床，而德国的 DMG 公司在 2001 年便已销售采用直线伺服电
机驱动的数控机床约 1000 台，2002 年达到近 2000 台。各种迹象表明，直线伺服电机驱动

在高速高精加工机床上的应用已进入加速增长期。

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目前一种新型的多工序并联机构数控机床即所谓六条腿机床，又称作六足虫，以

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及目前正在开发研究中的三条腿虚拟轴机床，是直线伺服驱动系统潜在的应用领域。