直線電機(jī)是20世紀(jì)下半葉以來(lái)電工行業(yè)中一項(xiàng)具備新原理和新理論的新技術(shù)。隨著自動(dòng)化及控制技術(shù)的發(fā)展，直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)得到越來(lái)越廣的應(yīng)用，近年來(lái)，尤其是在彩鋼壓瓦機(jī)工業(yè)中，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)替代了傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)方式，省略了中間轉(zhuǎn)換的步驟，靠電磁推力驅(qū)動(dòng)，設(shè)置簡(jiǎn)單，減少磨損，在彩鋼壓瓦機(jī)零件加工中有著很高的應(yīng)用價(jià)值。
一、直線電機(jī)工作原理
直線電機(jī)將電能直接轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能，是一種不經(jīng)過(guò)任何中間轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置。直線電機(jī)類(lèi)似于旋轉(zhuǎn)同步交流電機(jī)，從原來(lái)上看，將電機(jī)沿柱面截面展開(kāi)，定子部分為直線電機(jī)的初級(jí)，轉(zhuǎn)子部分為直線電機(jī)的次級(jí)。當(dāng)多個(gè)方向的交流電在相對(duì)稱(chēng)繞組中通過(guò)時(shí)，次級(jí)導(dǎo)體上會(huì)在行波磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，電磁推力的產(chǎn)生就是行波磁場(chǎng)與感應(yīng)電流之間相互作用的結(jié)果，進(jìn)而直線電機(jī)的次級(jí)與初級(jí)就會(huì)發(fā)生直線運(yùn)動(dòng)。
二、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
在彩鋼雙層壓瓦機(jī)工業(yè)中，隨著零件切割、加工的高速和精密要求的提高，在驅(qū)動(dòng)推力方面也有著更高的性能指標(biāo)要求。傳統(tǒng)彩鋼壓瓦機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的裝置本身存在著很多問(wèn)題：絲桿的軸向壓縮、剛度與長(zhǎng)度的限制、機(jī)械磨損、扭曲及螺距之間周期誤差的存在、振動(dòng)衰減時(shí)間較長(zhǎng)、與電機(jī)的耦合慣量等，這些問(wèn)題在一定程度上限制了彩鋼壓瓦機(jī)加工的速度、精度及效率。而當(dāng)前直線電機(jī)采用的驅(qū)動(dòng)裝置不同于傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，省略了電機(jī)到工作臺(tái)之間的中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，在彩鋼壓瓦機(jī)加工中，傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度為零，這種“直接驅(qū)動(dòng)”的結(jié)構(gòu)避免了傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)絲桿傳動(dòng)中的耦合慣性、機(jī)械磨損及剛性不足等劣勢(shì)，使得彩鋼雙層壓瓦機(jī)加工的各項(xiàng)性能指標(biāo)提高。直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)主要存在以下特點(diǎn)：
1)節(jié)省空間。與傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)相比，直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置省略了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，減少絲杠端支撐軸承座，等空間，彩鋼壓瓦機(jī)設(shè)計(jì)中合理的布局節(jié)省了驅(qū)動(dòng)更多的空間：2)高速響應(yīng)性。電磁感應(yīng)下的電氣元件響應(yīng)速度較傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)更高，傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置中以絲桿傳動(dòng)的方式不僅增加了機(jī)械間反應(yīng)的時(shí)間，還影響了系統(tǒng)整體的反應(yīng)時(shí)間，因此，直線電機(jī)的電磁傳動(dòng)方式可大大提高驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能：3)噪音低、無(wú)磨損、效率高。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)取消了機(jī)械傳動(dòng)部件，機(jī)械之間零接觸，這樣就減少了機(jī)械磨損、噪音低，同時(shí)減少了機(jī)械摩擦中的能量損耗，不僅提高了彩鋼壓瓦機(jī)的環(huán)保性能方，還大大提高了整體系統(tǒng)的運(yùn)行效率：1)行程長(zhǎng)度不限。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)中的行程長(zhǎng)度一直以來(lái)受絲杠長(zhǎng)度的限制，在彩鋼壓瓦機(jī)加工中不能高效運(yùn)轉(zhuǎn)，而直線電機(jī)中的驅(qū)動(dòng)行程取決于初級(jí)鋪設(shè)的長(zhǎng)度，初級(jí)鋪設(shè)的長(zhǎng)度決定了行程的長(zhǎng)度。
三、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)彩鋼壓瓦機(jī)的應(yīng)用研究
我國(guó)的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)還處于探索階段，與國(guó)外差距較大。主要研究直線驅(qū)動(dòng)的單位有浙江大學(xué)在90年代研發(fā)的直線電機(jī)沖床、永磁直線電機(jī)系統(tǒng)及雕理工序，一般來(lái)講，是在機(jī)械制造加工進(jìn)行正火或者是退火等工序時(shí)來(lái)完成：但是為了減少零件的內(nèi)應(yīng)力對(duì)加工技術(shù)以及加工質(zhì)量和精確度的影響，熱處理的工序準(zhǔn)確來(lái)講，應(yīng)該安排在零件的粗加工后和精加工前。在實(shí)際的操作中，為了提高加工的零件的機(jī)械性能，熱處理工序也通常安排在機(jī)械制造加工技術(shù)之后。
四、彩鋼壓瓦機(jī)線控技術(shù)及仿真
驅(qū)動(dòng)電機(jī)技術(shù)在彩鋼壓瓦機(jī)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，為了能夠提升其整體應(yīng)用性能，不僅需要完善雙層彩鋼壓瓦機(jī)設(shè)計(jì)體系，同時(shí)還要結(jié)合實(shí)際情況采用多種方式對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行整體性地完善。改善機(jī)組，做好相應(yīng)的控制系統(tǒng)仿真工作，從而提升其彩鋼壓瓦機(jī)的應(yīng)用效率。
1、模擬線性仿真
在彩鋼壓瓦機(jī)中控制系統(tǒng)被廣泛使用，會(huì)出現(xiàn)較多的創(chuàng)新控制力法，以便滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)在離線仿真的控制和算法方面的需求。一般情況下，離線仿真控制系統(tǒng)，首先要做到的就是提取出受控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，然后根據(jù)不同的模型將控制器設(shè)計(jì)出來(lái)。在仿真的框圖中使用受控的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)學(xué)模型得出仿真結(jié)果。通常很難得到現(xiàn)實(shí)的數(shù)學(xué)模型，如果在很多的假設(shè)和簡(jiǎn)化情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)的控制器，符合實(shí)際的受控對(duì)象需求，則能夠得到令人滿意的控制效果。近年來(lái)，在線仿真系統(tǒng)被不斷應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作中，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為半實(shí)物仿真。
2、實(shí)物仿真模擬
為了能夠更好地全面發(fā)揮驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制技術(shù)，可以根據(jù)實(shí)物仿真的情況對(duì)其進(jìn)行全面性模擬，最終通過(guò)記錄設(shè)備、開(kāi)關(guān)能源設(shè)備、D/A接口、UD接口、控制原平機(jī)、仿真計(jì)算機(jī)、半控計(jì)算機(jī)等部件構(gòu)成半實(shí)物仿真平臺(tái)。半控計(jì)算機(jī)擁有精準(zhǔn)的快速計(jì)算功能，能夠作為控制計(jì)算機(jī)的快速監(jiān)型機(jī)。對(duì)于被控對(duì)象的采集需要運(yùn)用數(shù)學(xué)仿真系統(tǒng)，為了能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)的控制功能，可以利用仿真計(jì)算機(jī)的D/A，A/D等輸入輸出口連接控制系統(tǒng)，使得外界設(shè)備能夠與數(shù)字控制器進(jìn)行信息交換。通過(guò)記錄儀能夠記錄輸入和輸出信息，可以分別從轉(zhuǎn)接口進(jìn)行工作。由于對(duì)半實(shí)物的仿真模擬工作是對(duì)實(shí)際過(guò)程的仿真，所以還被稱(chēng)為實(shí)時(shí)仿真。這種方法在降低設(shè)計(jì)難度的同時(shí)，還能大大地縮減設(shè)計(jì)周期，大幅度提高算法的精度。
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