受到影响; 可以提供很宽的速度范围; 加速度很大、
最大可达 10g; 运动平稳; 精度和重复精度高: 维护
简单等优点。

Fo rd、Ingerso ll 和 A no rad 公司在 80 年代中期

合作最初实现了直线电机在机床上的应用。Fo rd 公司
希望机床既高速、高精度、又高柔性。合作的结果是

Ingerso ll 公司推出了

“高速模块”

HVM 800, 三轴都安

装了A no rad 公司的L PM SM , 获得很好的性能

[ 4 ]

。

据统计 1997 年直线电机驱动机床的销售量为

300 台, 预计到 2005 年该数目将增加到 3000 台, 而
十年后, 将有 20% 的数控机床的所有轴都安装直线
电机。加工中心直线进给系统采用的主要是交流直
线电机, 包括感应式和永磁同步式两大类, 后者虽然
成本较高, 安装困难, 需要屏蔽磁场, 但效果较好, 结
构简单, 次极不用冷却, 控制方便, 更容易达到所要
求的高性能

[ 3 ]

。

2) 　驱动升降机用的双边型 L PM SM

如图 3 所示, 永磁体布置在运动体 (或称次极)

上, 而永磁体的两边有电枢 (或称初极) , 初极固定不
动。这种双边型L PM SM 对于单边磁拉力将会大大
降低, 可以不考虑。永磁材料一般选用钕铁硼表 2 是
日本某一样机的基本参数。

[ 2 ]

采用双边型 L PM SM

驱动升降机, 从性能和精度要求来说是合适的, 但如
果对于性能要求不高, 特别是粘度要求比较低的情
况下, 这种驱动方式的价格高, 仍采用感应式直线电
机驱动合适。

表

　日本某一样机的基本参数

项目

数值

推力

gÙ

3000

输送质量

gÙ

270

移动距离

gÙ

移动速度

gÙ

电机铁心

gÙ

3055

150

永磁体个数

图

　双边型直线永磁同步电动机的构成

3) 　竖井提升机

矿山从井下提升矿物是靠旋转电机带动钢丝绳

组成的提升绞车来完成的。当井越深时, 钢丝绳就要
越长, 绳所受到的张力和拉力也就越大, 且井上缠绕
绳子的卷筒、电机的容量、支撑绞车的提升受到了限
制。而采用L PM SM 驱动的矿井提升机系统则优于
绞车方式。直线电机驱动的提升系统优点是: a 井筒
的深度不受设备限制, 可以不要暗井。在矿山地下深
部开采时, 由于提升绞车缠绕钢丝绳受到一定限制,
在深部开掘时, 一般需要设置暗井, 即第一个矿井开
掘后, 再在井下开掘第二个矿井, 甚至需要第三、第
四个矿井, 矿井之间还需运输设备与系统, 不仅施工
量大, 设备增多, 成本提高, 而且运输环节繁多, 效率
降低, 是当今矿井生产中的一个弊端。直线提升运输
系统则克服了这些弊端。b 设备数量减少, 提升系统
简化。c 提升系统在井筒里, 减少了占用空间。d 缩
短了施工工期, 降低了基建费用。

　直线永磁同步电动机的现状和展望

目前世界上对直线电机的研究已经处于应用阶

段。美国、德国等国家的直线电机产品技术成熟、种
类丰富, 但价格昂贵。作为高速、精密机床的关键功
能部件之一, 直线电机的核心关键技术都被国外所
拥用, 市场也基本被国外著名的直线电机公司如

S iem en s、

A no rad、Ind ram a t、Ko llm o rgen、

A ero tech、

Pa rk 等所垄断。从技术上说, 直接驱动线性 (D irect

- D rive L inea r, DDL ) 传动系统已走上一条成功之
路。直接驱动传动系统目前在全部线性传动应用中
占较少的份额 (6%～ 10% ) , 但它的市场正在增长。
从M o tion T ech T rends 公司 (M T T ) 的报告“2002
至 2007 年北美直接驱动线性电动机市场”可以了
解, 预计 2007 年北美 DDL 电动机市场将达到 2. 42
亿美元。2002 年 11 月, F ro st”Su llivan 公司的报告

“欧洲线性电动机市场”

提供了欧洲的数字。报告预

测这个市场在不久的将来会健康持续也增长。报告
预计从 2001 到 2008 年市场容量将从 5, 700 万美元
翻一番到 1. 25 亿美元, 销量将从 33, 300 台增长近

3 倍到 125, 500 台。

[ 6 ]

国内已经开始了这方面的研究工作, 但还处于

探讨和试验阶段, 与发达国家有较大差距。因此为振
兴我国的机床和机械制造行业, 目前主要研究力量
是大学和科研院所。

宁波大学对微特直线电机, 主要是直线步进电

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永磁直线同步电动机发展及应用　魏华　李会栓