直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動機(jī)械能，而不需要中間轉(zhuǎn)換機(jī)械的傳動裝置，通常也稱為線性電機(jī)，線性馬達(dá)。安川電機(jī)的直線電機(jī)品種豐富，具備推力大，精度高，發(fā)熱少等優(yōu)點被廣泛運(yùn)用于以上行業(yè)。

　　1直線伺服電機(jī)的構(gòu)造與原理

　　直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括定子(初級)、動子(次級)和直線運(yùn)動的支撐部三部分。與旋轉(zhuǎn)電機(jī)類似，直線電機(jī)接通三相交流電后，會在初級和次級的氣隙中形成磁場。若不考慮端部效應(yīng)，這個磁場在直線方向應(yīng)是成正弦分布的，只是這個磁場是平移而不是旋轉(zhuǎn)的，所以又稱為行波磁場。行波磁場與次級相互作用便產(chǎn)生電磁推力。

　　直線電機(jī)位置測量部分支持光柵尺或磁柵尺，一般為峰值1Vpp的差分正旋波信號。其信號通過8位或者12位的串行轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)輸入到伺服驅(qū)動器。分辨率是輸入兩相正弦波波長的1/256或者1/4096長的。如果對精度要求高的話除了要選擇高精度光柵尺外還可以選擇高分辨率的串行轉(zhuǎn)換單元。

　　串行轉(zhuǎn)換單元可選帶磁極傳感器和不帶磁極傳感器。如果選帶磁極傳感器則需接到磁極傳感器的引出線上，否則會引起報警。

　　圖1安川直線伺服電機(jī)具備高速、高精度的優(yōu)點

　　圖2安川直線伺服電機(jī)具備高加速度、簡單構(gòu)造優(yōu)點

　　圖3安川直線伺服電機(jī)具備使用簡便的優(yōu)點

　　2安川直線伺服電機(jī)的優(yōu)點

　　在速度方面：伺服電機(jī)+滾珠絲桿的方式在高速運(yùn)行時可能會因負(fù)載的變化和機(jī)械設(shè)計、安裝等導(dǎo)致共振，速度會因此受到限制;而直線伺服電機(jī)屬于直接驅(qū)動，所以影響速度的因素只有直線伺服電機(jī)本身。

　　在精度方面：增加了滾珠絲桿的普通傳動方式可能會因為滾珠絲桿本身的加工精度、安裝精度等導(dǎo)致最終定位精度達(dá)不到客戶的需求;直線伺服電機(jī)直接驅(qū)動的特點減小了機(jī)械上的誤差。光柵尺精度越高，實際的負(fù)載精度也會越高如圖1所示。

　　在加速度方面：普通傳動機(jī)構(gòu)在使負(fù)載輕量化的情況下，加速度的提升率仍舊較低;直線伺服電機(jī)在相同情況下加速度大幅提升。

　　在發(fā)熱方面：由于長時間高速運(yùn)行導(dǎo)致的發(fā)熱可能會引起滾珠絲桿膨脹，使定位精度產(chǎn)生偏差;但直線伺服電機(jī)對周邊的熱傳導(dǎo)較小，可確保高定位精度。

　　在構(gòu)造方面：在直線運(yùn)動中，行程比較大的情況下，滾珠絲桿很難進(jìn)行延伸;但是直線伺服電機(jī)可以加裝多個定子，進(jìn)行擴(kuò)展，也可以在一個定子上安裝多個動子，從而在同一個軸上進(jìn)行多種動作如圖2所示。

　　在噪音方面：普通傳動機(jī)構(gòu)在高速運(yùn)行時容易產(chǎn)生較大的噪音;直線電機(jī)由于直接驅(qū)動省去了大部分的機(jī)械接觸，所以高速運(yùn)行時噪音較小。

　　在維護(hù)方面：普通傳動機(jī)構(gòu)的機(jī)械接觸部分較多，需要定期維護(hù)與保養(yǎng);直線電機(jī)除了本身定子、轉(zhuǎn)子和導(dǎo)軌部分外，其他的機(jī)械較少，所以維護(hù)保養(yǎng)也更加容易如圖3所示。

　　3安川直線伺服電機(jī)的類型

　　安川直線電機(jī)分為三類：無鐵芯型(又稱U型)，帶鐵芯平板型(又稱F型)和帶鐵芯T型。

　　無芯U型線圈部沒有鐵芯，所以磁石和線圈沒有吸引力。磁鐵間引力小、推力小。無芯U型的優(yōu)點是精度高、速度脈動小且噪音小。

　　有芯F型線圈部有鐵芯，所以有吸引力。相對而言，它容易產(chǎn)生波動。它的間隙很小，所以磁石較小，定位較好。有芯F型的優(yōu)點是扁平構(gòu)造省空間、高推力、高剛性。

　　有芯T型也有吸引力，但鐵芯兩邊各放置兩條磁石，磁力相互抵消，所以它的吸引力的影響對滑塊負(fù)擔(dān)比較小。有芯T型的優(yōu)點是對機(jī)械剛性的要求低如圖4所示。 

　　圖4直線電機(jī)分類

　　圖5　　

　　圖6由安川運(yùn)動控制器MP3000、伺服驅(qū)動器Σ-7與直線伺服電機(jī)所構(gòu)成的系統(tǒng)可以運(yùn)用在門式移動機(jī)構(gòu)

　　4行業(yè)應(yīng)用案例

　　安川直線伺服電機(jī)與安川控制器配套后可構(gòu)建單軸、多軸、多軸同步的機(jī)構(gòu)，大幅提高機(jī)械的功能和性能，構(gòu)建的機(jī)構(gòu)適用于多種裝置用途如圖5所示。

　　由安川運(yùn)動控制器MP3000、伺服驅(qū)動器Σ-7與直線伺服電機(jī)所構(gòu)成的系統(tǒng)可以運(yùn)用在門式移動機(jī)構(gòu)上，如液晶封緘點膠機(jī)、液晶切片機(jī)、液晶涂布機(jī)、配光膜噴墨打印涂布設(shè)備等等。

　　運(yùn)動控制器MP3000能實現(xiàn)同步控制，軸間誤差補(bǔ)償;伺服驅(qū)動器Σ-7速度響應(yīng)頻率高，調(diào)整簡便;直線伺服電機(jī)替代普通傳動機(jī)構(gòu)，直接帶動負(fù)載運(yùn)動,較長的行程也能確保剛性。這樣的機(jī)構(gòu)可以保證客戶對于最終速度與精度的需求如圖6所示。