來源：電機技術及應用 ? ?

近年來，隨著對設備精度、速度等要求越來越高，各類直線電機的應用得到了推廣，形成了許多有實用價值的商品。直線電機開始在旋轉電機無法滿足的領域展現自己的價值，例如在半導體行業、數控機床行業、激光加工行業、物流運輸行業等。

直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動機械能，而不需要中間轉換機械的傳動裝置，通常也稱為線性電機，線性馬達。直線電機具備推力大，精度高，發熱少等優點被廣泛運用于以上行業。

直線伺服電機的構造與原理

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

直線電機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位的串行轉換單元轉換成串行數據輸入到伺服驅動器。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換單元。

串行轉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。

直線伺服電機的優點

在速度方面：伺服電機+滾珠絲桿的方式在高速運行時可能會因負載的變化和機械設計、安裝等導致共振，速度會因此受到限制；而直線伺服電機屬于直接驅動，所以影響速度的因素只有直線伺服電機本身。

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、安裝精度等導致最終定位精度達不到客戶的需求；直線伺服電機直接驅動的特點減小了機械上的誤差。光柵尺精度越高，實際的負載精度也會越高。

直線伺服電機具備高速、高精度的優點

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

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

在構造方面：在直線運動中，行程比較大的情況下，滾珠絲桿很難進行延伸；但是直線伺服電機可以加裝多個定子，進行擴展，也可以在一個定子上安裝多個動子，從而在同一個軸上進行多種動作。

直線伺服電機具備高加速度、簡單構造優點

在噪音方面：普通傳動機構在高速運行時容易產生較大的噪音；直線電機由于直接驅動省去了大部分的機械接觸，所以高速運行時噪音較小。

在維護方面：普通傳動機構的機械接觸部分較多，需要定期維護與保養；直線電機除了本身定子、轉子和導軌部分外，其他的機械較少，所以維護保養也更加容易。

直線伺服電機具備使用簡便的優點

直線伺服電機具有以下八大優點。

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直線伺服電機的類型

直線電機分為三類：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型的優點是扁平構造省空間、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擔比較小。有芯T型的優點是對機械剛性的要求低。

行業應用案例

直線伺服電機與控制器配套后可構建單軸、多軸、多軸同步的機構，大幅提高機械的功能和性能，構建的機構適用于多種裝置用途。

由運動控制器MP3000、伺服驅動器Σ-7與直線伺服電機所構成的系統可以運用在門式移動機構上，如液晶封緘點膠機、液晶切片機、液晶涂布機、配光膜噴墨打印涂布設備等等。

運動控制器MP3000能實現同步控制，軸間誤差補償；伺服驅動器Σ-7速度響應頻率高，調整簡便；直線伺服電機替代普通傳動機構，直接帶動負載運動,較長的行程也能確保剛性。這樣的機構可以保證客戶對于最終速度與精度的需求。

下面是由直線電機構建的高鐵直線平臺演示機。

請欣賞高鐵直線平臺的視頻吧！從左到右依次是SGLGW(無芯型直線電機)、SGLFW2-30A120A(帶芯F型直線電機)、SGLFW2-45A200A(帶芯F型直線電機)與90A200（直線電機）。

SGLGW(無芯型直線電機)的最高速為5m/s，其余為4m/s。直線電機的高精度達1μm，具有高響應性。

審核編輯：湯梓紅