直線電機也稱線性電機，線性馬達，直線馬達，推桿馬達。常用的直線電機類型是平板式直線電機、U型槽式直線電機和圓柱型直線電機。是一種將電能直接轉(zhuǎn) 換成直線運動機械能的電力傳動裝置。它可以省去大量中間傳動機構(gòu)，加快系統(tǒng)反映速度，提高系統(tǒng)準確度，一個直線電機應(yīng)用系統(tǒng)不僅是性能良好的直線電機，還得能在可靠的條件下實現(xiàn)技術(shù)與經(jīng)濟要求的控制系統(tǒng)。隨著自動控制技術(shù)與微計算機技術(shù)的發(fā)展，直線電機的控制方法越來越多。

下面介紹直線電機控制技術(shù)應(yīng)用的實例：

1 活塞車削數(shù)控系統(tǒng)

在機床進給系統(tǒng)中，采用直線電動機直接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電機傳動的區(qū)別是取消了從電機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環(huán)節(jié)，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為“零傳動”。正是由于這種“零傳動”方式，帶來了原旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動方式無法達到的性能指標和優(yōu)點。其一，高速響應(yīng)。由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時間常數(shù)較大的機械傳動件（如絲杠等），使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能大大提高，反應(yīng)異常靈敏快捷。其二，精度高。直線驅(qū)動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機械機構(gòu)產(chǎn)生的傳動間隙和誤差，減少了插補運動時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。采用直線電機的直線運動機構(gòu)由于具有響應(yīng)快、精度高的特點，已成功地應(yīng)用于異型截面工件的CNC車削和磨削加工中。針對產(chǎn)量較大的非圓截面零件，國防科學技術(shù)大學非圓切削研究中心開發(fā)了基于直線電機的高頻響大行程數(shù)控進給單元。當用于數(shù)控活塞機床時，工作臺尺寸為600 mm×320 mm，行程為100 mm，峰值推力為160 N，峰值加速度可達13 g。由于直線電機動子和工作臺已固定在一起，所以只能采用閉環(huán)控制，該單元的控制系統(tǒng)簡圖如圖2所示。

基于直線電機的開放式數(shù)控系統(tǒng)原理圖

這是一個雙閉環(huán)系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)是速度環(huán)，外環(huán)是位置環(huán)。采用高精度光柵尺作為位置檢測元件。定位精度取決于光柵的分辨率，系統(tǒng)的機械誤差可以由反饋消除，獲得較高的精度。

2 采用直線電機的開放式數(shù)控系統(tǒng)

采用PC機與開放式可編程運動控制器構(gòu)成數(shù)控系統(tǒng)，以通用微機及Windows操作系統(tǒng)為平臺，用PC機上的標準插件形式的運動控制器為控制核心，實現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)的開放。基于直線電機的開放式數(shù)控系統(tǒng)的總體設(shè)計方案如圖3所示。

直線電機位置控制器的原理框圖

系統(tǒng)采用在PC機的擴展槽中插入PCI-8132型運動控制卡的方案，由PC機、運動控制卡、伺服驅(qū)動器、直線電機、數(shù)控工作臺等部分組成。其中，數(shù)控工作臺由直線電機驅(qū)動，伺服控制和機床邏輯控制均由運動控制器完成，運動控制器可編程，以運動子程序的方式解釋執(zhí)行數(shù)控程序（G代碼等，支持用戶擴展）。PCI-8132是具有PCI接口的2軸運動控制卡。它能產(chǎn)生高頻脈沖驅(qū)動步進電機和伺服電機，控制2個軸的電機運動，實現(xiàn)直線和圓弧插補。在數(shù)控加工中，提供位置反饋。當今的工業(yè)控制技術(shù)中PCI總線漸漸地取代了ISA總線，成為主流總線形式，它有很多優(yōu)點，如即插即用（Plug and Play）、中斷共享等，為用戶提供了較大的方便，是目前PC機上先進、通用的一種總線

隨著高速加工技術(shù)的迅速發(fā)展，對傳動及控制系統(tǒng)的要求越來越高，使直線電機驅(qū)動技術(shù)的研究力度在逐步加大。因此，加大對直線驅(qū)動技術(shù)的研究既是技術(shù)向更高更快發(fā)展的趨勢，同時也更能滿足市場需要，帶來更大的經(jīng)濟效益，成為未來發(fā)展的必然趨勢。

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