永磁直线电机平台的装调

直线电机的工作原理、扁平型永磁直线电机平台的组成结构、装配安全事项和装配难点，介绍了装配直线电机平台的方法，在保障直线电机平台的精度和性能的同时降低了装配难度。
 
 
直线电机是一种不需要任何中间传动结构就能够将电能转化为直线运动的机械能的传动装置，因此这种传动方式也称为“零传动”或“直接驱动”。“零传动”的优点是在短时间内可得到高加速度，即反应速度快、效率高。直线电机具有加速度大、速度高、定位精度高、结构简单、噪音小、行程不受限制、进给速度范围宽、免维护、工作安全可靠、寿命长等优点。直线电机可被广泛的应用在军事、民用与建筑业、工业、医疗、交通运输等方面。
 
扁平型直线电机在高精度直线驱动中获得了广泛的应用，但它的高精度、强磁吸力给装配工作带来很大难度。因此只有采用相应的装配工艺方法，才能使电机平台的装配精度得到保证。
 
1工作原理
 
直线电机不仅在结构方面相当于从旋转电机演变而来，而且其工作原理也与旋转电机相似。它可看作是将旋转电机沿半径方向展开成直线而得到的。由定子演变而来的一侧称为次级，转子演变而来的一侧称为初级。
 
当在直线电机初级中通入电流后，便会产生行波磁场，在行波磁场和磁极磁场的共同作用下产生驱动力，从而使运动部件做直线运动。
 
2直线电机平台结构
 
平台整体上可分为运动部件和固定部件两大部分，主要的组成部件为：平台底座、电机初级、电机次级、直线导轨、光栅测量系统、冷却装置、防护装置。如图1所示
 
 
1） 初级和次级是产生电磁推力的两个重要部件，他们之间的气隙发生微小变化就能引起电机性能的很大改变，他们的相对位置关系非常重要；减少摩擦阻力，提高速度和推力。
 
2） 直线导轨起支撑和引导初级的作用，使初级在运动中始终和次级保持平行的位置关系；
 
3） 光栅测量系统主要包括：光栅尺、读数头，他们的安装精度也影响电机平台的工作精度；
 
4） N、S磁极检测反馈一般采用霍尔效应元件；
 
5） 直线电机的冷却系统非常重要，尤其是大推力直线电机，必须采取冷却措施，进行温度限制，防止温升引起气隙（初级和次级之间的间隙）的变化；
 
6） 永磁体具有强磁吸力，必须有防护装置进行隔磁，防止铁磁性物质被吸入从而破坏直线电机。
 
3装配注意安全事项
 
1）手表、磁性材料（磁卡、软盘等）等要远离；
 
2） 安装、维修、维护设备时要带防护手套；
 
3）带心脏起搏器的人员不得靠近；
 
4）装配前才可以打开次级包装箱；
 
5）装配时至少有2人操作；
 
6）永远不要把初级直接放在次级上；
 
7）永远不要同时拿两块次级；
 
8）使用钢制工具时要握紧工具，从侧面接近次级；
 
9）装好的次级要用非金属材料（如木块、大理石）把它盖好；
 
10）在初级和次级装好后，要防止初级在磁力的作用下移动；
 
11）要使用专用安装工具和检验仪器。
 
4装配难点及要点
 
4.1强磁场力的影响
 
直线电机次级的稀土永磁体—钕铁硼（NdFeB），它的磁性材料是钕，氧化铁等的合金，又称磁钢。由于其优异的磁性能而被称为“磁王”。钕铁硼以高磁能积、高矫顽力和高能量密度的优点使其被广泛应用在在现代工业和电子行业中。它能够吸起约为自身质量400～500倍的铁磁性材料，对邻近的铁磁性物质有极强的磁化能力，扁平型直线电机初级和次级之间的磁吸力是电机连续推力的5～8倍。
 
4.2气隙精度高
 
电机性能会随着气隙的大小而改变，因此对直线电机而言气隙是重要参数，通常气隙尺寸在0.7mm左右。电机平台装配后要保证全行程范围内气隙尺寸的一致性。除此之外平台的工作精度还与次级、直线导轨、光栅测量系统的安装位置有关，所以在装配过程中要保证以下几点：
 
1）直线导轨要有安装基准面，安装后要进行测量保证两条直线导轨相互平行并在同一水平面上；
 
2）安装的光栅尺与导轨要平行。光栅尺安装位置尽量靠近直线电机，最好安装在导轨内直线电机的旁边，以获得最优的反馈控制效果；
 
3）全行程次级的上表面与直线导轨的上表面等高，且平行；
 
4）拼接在一起的次级之间的间隙不得大于0.5mm；
 
5）次级N极的标志要在同一个方向上。
 
4.3避免零部件干涉或错位
 
错位方式：动子平错位，动子斜错位，定子斜错位；
 
干涉方式：气隙不均匀，气隙不符合要求尺寸过小；
 
5扁平型永磁直线电机平台的装配
 
5.1平台的装配方案
 
装配初级和次级时，两者之间会产生很大的磁吸力，为避开二者间强磁吸力的干扰，每块次级紧固后，用防磁板盖上，然后再装另一块次级。次级串联在一起装配时必须保证N极的标示都要对着相同的方向。
 
为避免磁力的影响，可以采用下面的方法：见图2
 
方法1：导轨辅助法
 
将辅助导轨接在直线电机平台的一侧，它的上下位置要求可调，具体装配工序如下：
 
1）在辅助导轨上装调好初级，此位置可以避免磁吸力的干扰；
 
2）在平台底座上装好次级；
 
3）分别测量装配后初级和次级的相应尺寸；
 
4）将辅助导轨调到与平台上导轨等高；
 
5）将初级推到正式导轨上。