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发热问题

任何马达皆有发热问题伴随，在设计阶段就要考虑这个问题，发热主要来自加减速度，如果加减速度所需的电流都维持在马达及驱动器的连续电流之下，则不会有严重的发热问题。

如果在加减速的过程中，有短暂的大电流的需求，则要在作运动规划的阶段就考虑等效推力，视实际需求，加入暂停运动的时间。

另外如果马达持续推挤工作物的电流大于上述的连续电流，也要注意过热问题。

一般而言，直线电机的构造有利于散热，而LM系列电机的线圈比较没有足够的散热空间，所以在设计运动系统时，要考虑马达结构的散热特性。

16.直线电机在控制上与旋转型的AC伺服马达有什么不同？

基本上控制的方式大同小异，例如采用脉波控制的话，运动控制卡依然是发送脉波到驱动器去，此外如果是速度模式或电流模式(或称转矩或力量模式)也一样由运 动控制器送出电压到驱动器。不同的是，控制线性马达时，不须再有繁复的转换计算，减速比等计算，只要直接以运动方向的距离来思考，计算即可，设定也是直接 用运动方向的加速度及速度即可。

17.速度稳定性如何？

通常会要求速度稳定性的应用会以速度波动范围来衡量好坏，这个性能主要依存于电机本身的特性，例如顿力，还有滑轨以及缆线还有跑线槽的特性。MLFB系列的马达特别适合于这样的需求。一般速度波动为5‰。

18.速度快多快？ 慢多慢？

高速运动除了受行程的影响之外，负载、电机推力所造成的加减速都是关键。实际上以测试过的经验来讲，选择好点的导轨与拖链快跑到6m/s没有问题。但如果速度再提高必须考虑滑轨，跑线槽等外围的搭配。

低速运动基本上并没有特殊限制，只要运动控制器可以支持，基本上每秒要跑数个微米都应该没有问题。

该系统采用在PC机的扩展槽中插入运动控制卡的方案组成，系统由PC机、运动控制卡、伺服驱动器、直线电机、数控工作台等部分组成。数控工作台由直线电机驱动，伺服控制和机床逻辑控制均由运动控制器完成，运动控制器可编程，以运动子程序的方式解释执行数控程序（G代码等，支持用户扩展）。运动控制卡型号为PCI-8132。当今的工业控制技术中PCI总线渐渐地取代了ISA总线，成为主流总线形式，它有很多优点，如即插即用(Plug and Play)、中断共享等。PCI总线具有严格的标准和规范，这就保证了它具有良好的兼容性，可靠性高；传送数据速率高（132Mbps）或(264Mbps); PCI总线与CPU无关，与时钟频率无关，适用于各种平台，支持多处理器和并行工作；PCI总线还具有良好的扩展性，通过PCI_PCI桥路，可进行多级扩展。PCI总线为用户提供了方便，是目前PC机上通用的一种总线。PCI-8132是具有PCI接口的2轴运动控制卡。它能产生高频脉冲驱动步进电机和伺服电机，控制2个轴的电机运动，实现直线和圆弧插补。在数控加工中，提供位置反馈。

系统软件在WINDOWS平台上开发。该软件采用模块化程序设计，由用户输入输出界面、预处理模块等组成。用户输入输出界面实现用户的输入、系统的输出。用户输入的主要功能是让用户输入数控代码，发出控制命令，进行系统的参数配置，生成数控机床零件加工程序（G代码指令）。预处理模块读取G代码指令后，通过编译生成能够让PCI－8132运动控制卡运行的程序，从而驱动直线电机，完成直线或圆弧插补。

伺服电机(servo motor )是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置；伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，闭环控制。 直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置；它可以看成是一台旋转电机按径向剖开,并展成平面而成，由定子演变而来的一侧称为初级,由转子演变而来的一侧称为次级； 在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变；直线电机可以是短初级长次级,也可以是长初级短次级，考虑到制造成本、运行费用,目前一般均采用短初级长次级。直线电机结构紧凑、功率损耗小、快移速度高、加速度高、高速度(直线电机通过直接驱动负载的方式，可以实现从高速到低速等不同范围的高精度位置定位控制；运用于地铁的自动门伺服电机在低速时易出现低频振动现象，振动频率与负载情况和驱动器性能有关；一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由伺服电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当伺服电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。目前用于电脑绣花机的伺服电机多数为五相混合式伺服电机，目的是通过采用高相数的步进电机来减小步矩角和提高控制精度；但是采用该种方式获得的性能上的提高是有限的，而且成本也相对较高，采用细分驱动技术可以大大改善伺服电机的运行品质，减少转矩波动，抑制振荡，降低噪音，提高步矩分辨率。其实直线电机也是伺服电机的一种。

滚珠丝杠是工具机和精密机械上常使用的传动元件,其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和的特点。滚珠丝杠发展至今，已经广泛应用到各产业机械的定位精度控制上如精密机床、产业机械、电子机械、输送机械等。

直线电机又称为线性马达，是各个领域之中的制造企业常用的一种机械设备.将其安装在生产设备上就能够为企业的生产线提供高速的自动线性运动，从而可以有效提高企业的产能。

直线电机的特点在于直接产生直线运动，而滚动丝杠，旋转电动机间接产生直线运动。

我们就两者的主要特性做一些比较：

1、速度

在速度方面直线电机具有相当大的优势。直线电机的速度为420m/min；加速度为10g。滚珠丝杠的速度为120 m/min；加速度为1.5g。从速度和加速度的对比上直线电机具有相当大的优势，而且直线电机在成功解决发热问题后速度还会进一步提高，而“旋转伺服电机+滚珠丝杠”在速度上却受到了较多限制很难再有所提高。从动态响应来讲直线电机因运动惯量和间隙以及机构复杂性等问题而占有优势。

在速度控制方面，直线电机响应更快，调速范围更宽，达1:10000，可以在启动瞬间达到高转速，而且在高速运行时能迅速停止。

2、精度

精度方面直线电机因传动机构简单减少了插补滞后的问题，定位精度、重现精度通过位置检测反馈控制都会较“旋转伺服电机+滚珠丝杠”高，且容易实现。

直线电机定位精度可达0.1μm。“旋转伺服电机+滚珠丝杠”的精度为2~5μm，

3、能耗

“旋转伺服电机+滚珠丝杠”属于节能增力型传动部件。在提供相同转矩时，直线电机消耗的能源约比“旋转伺服电机+滚珠丝杠”多一倍以上。而且直线电机的可靠性受控制系统稳定性的影响，且对周边环境有较大影响，因此必须采取有效的隔磁和防护措施以隔断磁场对滚动导轨的影响和对铣屑磁尘的吸附。