通常情況下直線電機(jī)分為 “有鐵芯”（Ironcore）和“無鐵芯”（Ironless）兩種分類。下面為大家介紹的是無鐵芯直線電機(jī)。

無鐵芯直線電機(jī)主要由幾部分組成：

1. 定子磁軌總成 MAGNET CHANNEL ASSEMBLY

2. 固定磁鐵塊 FIXED MAGNETS

3. 線圈總成 COIL ASSEBMLY

4. 霍爾元件 HALL EFFECTS

下來我們先通過各個部分近距離了解下：

定子

定子

由于定子截面是U型的，所以無鐵芯直線電機(jī)也被稱為U型軌道直線電機(jī)。可以看到：

1、U型截面的外圍長條銀色部分是固定定子磁鐵用的軌道槽體總成。

2、黑色一塊塊的固定在U型槽導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)的是均勻排布的定子磁鐵。

通常，作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，定子磁軌總成是有不同長度的標(biāo)準(zhǔn)模塊可以選擇的，使用時，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的行程長度進(jìn)行組合拼接。

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，定子軌道是可以按照不同方向安裝的。

定子底部安裝面

底部安裝面

可以看到底部安裝面密集的安裝螺孔。無論安裝方向如何，都必須通過底部安裝孔進(jìn)行定子的安裝和固定。

而且，仔細(xì)看還可以看到安裝孔是帶有螺紋的，為什么需要用螺紋固定，而不是用螺絲螺母的方式呢?？聪旅孢@張圖就明白了。

 

可以比較清楚的看到在兩側(cè)磁鐵中間留出的磁場空隙，動子總成的線圈部分需要在直線運(yùn)動的整個行程中都“嵌入”在這個磁場內(nèi)，與定子磁鐵相互感應(yīng)產(chǎn)生運(yùn)動力。

由于磁軌內(nèi)側(cè)是有比較強(qiáng)的磁力的，因此，要將螺絲刀和螺絲螺母穿過磁場進(jìn)行安裝操作的難度還是很大的。這就可以解釋安裝孔需要螺紋的原因了。

 

由兩個部分組成：線圈部分（黑色）和負(fù)載固定安裝面板總成（銀色）

動子是直線運(yùn)動應(yīng)用中的出力元件，購買時是有不同“力”值可以選擇的，在使用時，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要，選擇購買合適輸出力的產(chǎn)品。

 

主體將嵌入定子的U型槽，上面與負(fù)載安裝面板總成固定在一起。

 

動子總成的末端是直線電機(jī)電源進(jìn)線和反饋出線。

在動子末端的線圈和受力面的結(jié)合部，可以看到一個細(xì)長的凹槽，是直線電機(jī)反饋元件（霍爾元件）安裝的位置。此反饋信號用于驅(qū)動控制系統(tǒng)獲得電機(jī)的位置、速度和磁場的反饋信號，運(yùn)行初始化的時候需要用到這個信號；在實(shí)際應(yīng)用中，可以使用外設(shè)的直線反饋（如光柵尺等）與之配合進(jìn)行運(yùn)動位置控制。

組裝

 

從上圖可以看到動子線圈嵌入動子U型槽的樣子。與鐵芯直線電機(jī)相比，無鐵芯直線電機(jī)的主要零件是由完全澆鑄的三相銅線圈構(gòu)成的。U 型次級零件含有永久磁鐵并包圍在主要零件上。通過該結(jié)構(gòu)，在主要零件和次級零件之間既不會產(chǎn)生引力，也不會產(chǎn)生鎖定力，因此力常數(shù)為直線。

 

這里僅僅是演示動子和定子拼裝結(jié)合在一起的樣子，在實(shí)際真實(shí)應(yīng)用中，如下部分并未在這里演示：

1. 通常需要多個定子軌道拼接在一起；

2. 動子安裝面上通常是有負(fù)載連接的；

3. 與定子磁軌平行，需要安裝直線導(dǎo)軌用于承擔(dān)負(fù)載重量；

4. 額外可能要使用的直線測量反饋裝置。

 

在未通電情況下，來回移動動子，并未感覺到有鎖定力，這是很明顯的無鐵芯直線電機(jī)的特點(diǎn)。

雖然上面線圈部分稱為動子、下面磁鐵部分稱為定子，但在實(shí)際應(yīng)用中，也可以根據(jù)情況將動子固定，而將負(fù)載固定在定子上移動。

 

在電機(jī)運(yùn)行過程中，需要保證線圈總成和U型槽內(nèi)側(cè)之間無接觸，且之間的間隙需要嚴(yán)格遵照手冊要求的數(shù)值范圍，而這就對直線導(dǎo)軌安裝的直線度和平行度有了極高的要求。之前提到的安裝孔螺紋，也是為了確保較高的安裝精度。

 

中間三根黑色的是電機(jī)動力，在線上有標(biāo)相序（芯號），和旋轉(zhuǎn)同步電機(jī)一樣，相序不可隨意調(diào)換。左側(cè)粉色和灰色一對，是電機(jī)熱敏溫控反饋。最右側(cè)一組線，則是電機(jī)反饋信號。與旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的預(yù)制插頭插座的方式不同，目前的直線電機(jī)出線通常采用這種散線（flying leads）的出線方式。使用時，通常需要考慮在動子和驅(qū)動器之間加裝轉(zhuǎn)接插頭，如果動子是移動的，那么在插頭和驅(qū)動器之間需要使用柔性可彎折電纜。

最后說說無鐵芯直線電機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)：

由于無鐵芯，無鐵芯直線電機(jī)的輸出力較鐵芯直線電機(jī)小很多。一般的無鐵芯直線電機(jī)的輸出可以做到兩三千牛頓，而鐵芯直線電機(jī)則可以做到上萬牛頓。

同樣是因?yàn)闊o鐵芯，重量輕，體積小，且無鎖定力，無鐵芯直線電機(jī)的運(yùn)行速度比鐵芯直線電機(jī)高。還是因?yàn)闊o鐵芯，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝時不會產(chǎn)生鎖定力，從技術(shù)實(shí)施的角度看，比起鐵芯直線電機(jī)更容易入手。

另外，U型槽的磁鐵布局使得電機(jī)對外部的磁場輻射量較小，因此在一些對磁場較敏感的產(chǎn)品制造環(huán)境比較適合使用無鐵芯直線電機(jī)。

無鐵芯直線電機(jī)的典型應(yīng)用是以能達(dá)到最大循環(huán)速度和極高精度情況下的小型工件運(yùn)動控制。其主要涉及到半導(dǎo)體加工中以及通用自動化加工中的堆垛設(shè)備。電機(jī)的高同步性同時適合應(yīng)用在測量機(jī)和試驗(yàn)機(jī)上。