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高速直線運(yùn)動(dòng)的直線電機(jī)，速度方面會(huì)有限制嗎？

文章來源：東莞希思克傳動(dòng)科技有限公司    發(fā)布日期：2021-12-31    瀏覽：749次

總體來講，速度受供電電壓、導(dǎo)軌、反饋元件分辨率和采樣速率、電機(jī)參數(shù)的限制，電機(jī)本體不是瓶頸。

速度方面，基于直驅(qū)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的直線電機(jī)具有相當(dāng)大的優(yōu)勢，速度一般可達(dá)300m/min（以永磁同步直線電機(jī)為例，感應(yīng)直線電機(jī)更高），加速度達(dá)到20g，能滿足絕大多數(shù)應(yīng)用場合。那么，直線電機(jī)高速限制與幾個(gè)因素有關(guān)（假設(shè)電機(jī)參數(shù)已定）：

(1)供電電壓，直線電機(jī)一般作為電動(dòng)機(jī)使用，其反電勢會(huì)抵消母線電壓，進(jìn)而限制速度，提高電壓可以提高電機(jī)的速度上限；

(2)鐵心材料，

同步轉(zhuǎn)速等于二倍的極距和頻率乘積，當(dāng)極距一定，高速意味著更高的電流激勵(lì)頻率，而高的頻率帶來更多的鐵損，增加發(fā)熱，而一般使用的硅鋼片在設(shè)計(jì)時(shí)限制在一定頻率使用范圍；(3)其他系統(tǒng)組件，比如導(dǎo)軌允許運(yùn)行的最大加速度一般小于5g、光柵尺以1um分辨率運(yùn)行的速度一般低于5m/s。在高速應(yīng)用系統(tǒng)中，要充分考慮各個(gè)組件的特點(diǎn)。

因此，直線電機(jī)針對不同的應(yīng)用要進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，主要有以下幾個(gè)因素（假設(shè)電壓一定）：1、合理的極距設(shè)計(jì)，滿足最大速度時(shí)低于一定頻率的要求，限制鐵損發(fā)熱；

2、合理的繞組設(shè)計(jì)，根據(jù)速度要求設(shè)計(jì)電機(jī)力常數(shù)（對應(yīng)反電勢常數(shù)）、電阻、電感，以滿足最高速度時(shí)的供電電壓需求；

3、加強(qiáng)冷卻，直線電機(jī)在改善發(fā)熱后速度還可以進(jìn)一步提高。

因此，理論上講，如果沒有空間、電壓和其它性能參數(shù)的限制，單純對速度要求而言，電機(jī)本體設(shè)計(jì)不是瓶頸；但實(shí)際應(yīng)用中，需求是復(fù)雜的，需要綜合考慮；直線電機(jī)在高速應(yīng)用中，不僅要考慮電機(jī)本身的耐受能力，還要綜合電機(jī)的外圍因素。但不論如何，直線電機(jī)的高運(yùn)動(dòng)性能仍是其明顯優(yōu)勢之一。

總體來講，速度受供電電壓、導(dǎo)軌、反饋元件分辨率和采樣速率、電機(jī)參數(shù)的限制，電機(jī)本體不是瓶頸。

速度方面，基于直驅(qū)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的直線電機(jī)具有相當(dāng)大的優(yōu)勢，速度一般可達(dá)300m/min（以永磁同步直線電機(jī)為例，感應(yīng)直線電機(jī)更高），加速度達(dá)到20g，能滿足絕大多數(shù)應(yīng)用場合。那么，直線電機(jī)高速限制與幾個(gè)因素有關(guān)（假設(shè)電機(jī)參數(shù)已定）：

(1)供電電壓，直線電機(jī)一般作為電動(dòng)機(jī)使用，其反電勢會(huì)抵消母線電壓，進(jìn)而限制速度，提高電壓可以提高電機(jī)的速度上限；

(2)鐵心材料，

同步轉(zhuǎn)速等于二倍的極距和頻率乘積，當(dāng)極距一定，高速意味著更高的電流激勵(lì)頻率，而高的頻率帶來更多的鐵損，增加發(fā)熱，而一般使用的硅鋼片在設(shè)計(jì)時(shí)限制在一定頻率使用范圍；(3)其他系統(tǒng)組件，比如導(dǎo)軌允許運(yùn)行的最大加速度一般小于5g、光柵尺以1um分辨率運(yùn)行的速度一般低于5m/s。在高速應(yīng)用系統(tǒng)中，要充分考慮各個(gè)組件的特點(diǎn)。

因此，直線電機(jī)針對不同的應(yīng)用要進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，主要有以下幾個(gè)因素（假設(shè)電壓一定）：1、合理的極距設(shè)計(jì)，滿足最大速度時(shí)低于一定頻率的要求，限制鐵損發(fā)熱；

2、合理的繞組設(shè)計(jì)，根據(jù)速度要求設(shè)計(jì)電機(jī)力常數(shù)（對應(yīng)反電勢常數(shù)）、電阻、電感，以滿足最高速度時(shí)的供電電壓需求；

3、加強(qiáng)冷卻，直線電機(jī)在改善發(fā)熱后速度還可以進(jìn)一步提高。

因此，理論上講，如果沒有空間、電壓和其它性能參數(shù)的限制，單純對速度要求而言，電機(jī)本體設(shè)計(jì)不是瓶頸；但實(shí)際應(yīng)用中，需求是復(fù)雜的，需要綜合考慮；直線電機(jī)在高速應(yīng)用中，不僅要考慮電機(jī)本身的耐受能力，還要綜合電機(jī)的外圍因素。但不論如何，直線電機(jī)的高運(yùn)動(dòng)性能仍是其明顯優(yōu)勢之一。

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