1．直线电机的工作原理

直线电机的工作原理与旋转电机相比，并没有本质的区别，可将其看作为将旋转电机沿圆周方向拉开展平的产物。如图8-8所示，对应于旋转电机的定子部分，称为直线电机的初级，而对应于旋转电机的转子部分，称为直线电机的次级。当多相交变电流通入多相对称绕组时，会在直线电机初级和次级之间的气隙中产生一个行波磁场，从而使初级和次级之间产生相对移动。当然，在初级和次级之间还存在垂直力，它可以是吸引力，也可以是推斥力。

图8-8 旋转电机展平为直线电机

(a)旋转电机         (b)直线电机

直线电机有直流直线电机、步进直线电机和交流直线电机三大类，在机床上主要使用交流直线电机。在励磁方式上，交流直线电机又可分为永磁（同步）式和感应（异步）式两种。由于感应式直线电机在不通电时没有磁性，有利于机床的安装、使用和维护，其性能也已接近永磁式直线电机的水平，因而其在机械行业的应用受到欢迎。

图8-9 直线电机的形式

(a)短次级         (b)短初级

2．直线电机驱动的进给系统特点

图8-10为感应式直线电机驱动的进给系统，它具有如下主要特点：

    1）速度高。由于工作台由电机直接驱动，没有中间的机械传动元件，因而可达到很高的进给速度，其值可达到80~180m/min；

    2）加速度大。由于直线电机结构简单、重量轻、响应速度快，因而可灵敏实现加速和减速，其加速度可达2~10g(g为重力加速度)；

    3）定位精度高。由于直线电机进给系统一般采用光栅尺作为工作台的位置测量元件，且为闭环控制，因而定位精度高，可达0.1~0.01μm；

4）行程不受限制。由于直线电机的次级是通过一段段连续拼接安装在机床床身上的，因而不论多长，初级(即工作台)都可到达，且对整个系统的刚度没有影响。

5）动态刚度高。由于系统在动力传动中没有低效率的中间传动部件，因而可获得很好的动态刚度。

图8-10 直线电机驱动的进给系统

1—次级冷却板   2—滚动导轨   3—初级冷却板   4—工作台

5—位置测量系统   6—初级   7—次级   8—床身

当然，直线电机在机床上的应用也存在一些问题，比如：当负荷变化大时，需要重新整定系统；用于垂直进给轴时，由于没有机械连接或啮合，需外加平衡块或制动器；磁铁（或线圈）对电机部件的吸力很大，应注意选择导轨和设计滑架。

3．直线电机的基本参数

直线电机的基本参数包括：电机的长度、宽度、高度、连续力和峰值力。表8-2列出了瑞士ETEL公司生产的LMA系列直线电机的型号和基本参数。

表8-2　瑞士ETEL公司生产的LMA系列直线电机的型号和基本参数