直线电机在数控机床应用

     随着稀土钕铁硼(NdFeB)永磁材料的出现和性价比的提高，永磁直线电机发展成为主流，应用最多。现以这类直线电机在高速、高精密机床上的应用为例，分析需要克服的关键问题。     


  一、绝热与散热问题 永磁直线电机运行时，由于铜损和铁损，线圈会发热，会带来以下几个负面影响：
 
(1)对线圈绝缘层造成老损或破坏，使线圈不便通入更大电流，从而不能产生更大推力。  
 
 (2)温度升高会改变永磁体的工作点。

  (3)如果热量传递到机床工作台或者导轨，产生热变形会影响加工精度，所以，尤其是平板形大推力直线电机，必须降温，要求磁钢温度最高不超过70℃，线圈温度不超过130 ℃。对于动圈式(Moving coil)和一般的动磁式直线电机，对线圈部位冷却即可，但在超精密要求下的动磁式直线电机，应该采取双层水冷方式，配以温度传感器监测系统。u形直线电机由于结构原因，一般不用冷却措施。  
 
  二、线性导轨要求承受载荷，适应高速运动并保证精度，选择导轨要考虑行程大小、机械特性、精密性与速度承受能力等。 一般用滚动(滚珠或滚柱)直线导轨，安装时要保证相互平行度，对于超精密要求的情况，可使用空气静压导轨。

  三、隔磁与防护问题 机床切削液、铁屑、灰尘等会污染腐蚀电机，甚至堵塞气隙，所以必须封闭电机。 永磁钢对铁磁性物质有强吸引力，为安全起见应该隔磁，可采用不锈钢罩封闭。直线电机两端要有缓冲防护装置(Shock-absorbing)和电子限位开关，防止动子失控后的碰撞。对电缆线要加保护拖链，输出信号线还要加屏蔽体。
  
     随着直线电机制造工艺的不断革新，生产的规模化，以及永磁材料、电子产品价格的下降，直线电机的成本正以每年20%的速度下降，在机床上的应用前景广阔。但这一应用毕竟是新事物，无论是直线电机本身还是相配套的数控技术，潜力很大。我国是製造大国，发展高档数控设备任重道远。