hd電動(dòng)機(jī)及其應(yīng)用前景
唐蘇亞 (漣水縣技術(shù)改造辦公室 江蘇223400)
摘 要 hd電動(dòng)機(jī)是一種可產(chǎn)生大轉(zhuǎn)矩（大推力）的新型結(jié)構(gòu)原理的電動(dòng)機(jī)。文中介紹了這種電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及其主要技術(shù)特點(diǎn)，并列舉了在工業(yè)中的典型應(yīng)用。
敘 詞 伺服電動(dòng)機(jī)直線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩應(yīng)用
1 引 言
直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)具有低速、大轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)，與伺服電動(dòng)機(jī)十減速機(jī)方式相比，具有無齒隙游移、機(jī)械剛性高及無需維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，并可實(shí)行高精度控制。因此，在高速、高精度的位置定位、搬運(yùn)等場合得到廣泛的應(yīng)用，目前所使用的dd電動(dòng)機(jī)大體上有直流無刷型、可變磁阻型(vr)和混合型(hb)等幾種，而這幾種電動(dòng)機(jī)尚存在體積大、鐵心的利用率低以及單位體積輸出轉(zhuǎn)矩小等缺點(diǎn)，因而在一些精密機(jī)床領(lǐng)域內(nèi)以及特殊場合下的應(yīng)用受到限制。
近年，國外開發(fā)了一種可實(shí)現(xiàn)小型大轉(zhuǎn)矩（大推力）化的電動(dòng)機(jī)，即hd電動(dòng)機(jī)。它是采用高性能的****磁鐵和獨(dú)特磁回路的dd電動(dòng)機(jī)與小型高性能交流伺服驅(qū)動(dòng)器組合而成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的dd電動(dòng)機(jī)相比，在電機(jī)的小型化和大轉(zhuǎn)矩化方面均有較大的提高。
2 hd電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)
2.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
hd電動(dòng)杌可分為旋轉(zhuǎn)式和直線式兩種。
2.1.1旋轉(zhuǎn)式hd電動(dòng)機(jī)
旋轉(zhuǎn)式hd電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。電動(dòng)機(jī)為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，由電動(dòng)機(jī)部分（磁回路部分）、軸承部分、旋轉(zhuǎn)位置檢出部分構(gòu)成，負(fù)載可直接和轉(zhuǎn)子相連接。在hd型磁回路中，外轉(zhuǎn)子鐵心槽中嵌有薄板狀的****磁鐵，這與傳統(tǒng)的dd型相比，其鐵心的利用率提高了2倍左右，即使是同樣大小的體積，前者可輸出高于后者2倍左右的轉(zhuǎn)矩。
2.1.2直線式hd電動(dòng)機(jī)
直線式hd電動(dòng)機(jī)的動(dòng)子由a相和b相兩個(gè)部件組成，每個(gè)部件由4個(gè)e形鐵心和3
個(gè)****磁鐵互相重疊構(gòu)成，并在上面繞有電流線圈，形成e形鐵心的中央腳為a(b)極，外腳為a(b)極，e形鐵心的頂端兼作齒部。試驗(yàn)表明，這種hd型直線電動(dòng)機(jī)的推力大約是vr型直線型電動(dòng)機(jī)推力的2倍，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
2.2技術(shù)性能特點(diǎn)
2.2.1小型、大轉(zhuǎn)距（大推力）化
由于hd電動(dòng)機(jī)采用了獨(dú)特的磁回路以及高性能的****磁鐵，因而與傳統(tǒng)的vr型和hb型電動(dòng)機(jī)相比，在相同體積的情況下，其輸出轉(zhuǎn)矩（推力）可提高約2倍左右。
2.2.2效率高、線性特性好
與dc無刷型相比，hd電動(dòng)機(jī)的銅耗小、溫升低，效率高。與采用****磁鐵的vr型電動(dòng)機(jī)相比，電流一轉(zhuǎn)矩特性的線性度好。
2.2.3高剛度、高精度
旋轉(zhuǎn)式hd電動(dòng)機(jī)通常采用雙列式滾動(dòng)軸承，因而剛度高。又因電動(dòng)機(jī)可直接與負(fù)載連接，故系統(tǒng)的定位精度高。
3 hd電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用舉例
3.1機(jī)床工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)
直線電動(dòng)機(jī)質(zhì)量小，產(chǎn)生的推力直接作用在移動(dòng)物體上，可得到高效率的驅(qū)動(dòng)特性。日本神鋼電機(jī)株式會(huì)社采用hd型直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)高速多工序自動(dòng)數(shù)控機(jī)床(m/c)的工作臺(tái)，其被驅(qū)動(dòng)部分的質(zhì)量為255kg。試驗(yàn)結(jié)果表明，****加速度為1.3×10 – 2m／s2，速度閉環(huán)的頻率帶寬為150hz，而傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電
3.2振動(dòng)試驗(yàn)裝置
在進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究時(shí)，需要使用振動(dòng)試驗(yàn)裝置，過去一直使用油壓方式的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于需要油壓泵、蓄電池等大型設(shè)備，因而維修復(fù)雜、能量效率低，油壓特性由于是非線性的，故控制復(fù)雜。hd技術(shù)的出現(xiàn)，大推力直線電機(jī)的制造已成為可能，用hd型電動(dòng)機(jī)制成的振動(dòng)試驗(yàn)裝置，具有良好的線性特性和高速性能，在5hz以下的頻率范圍內(nèi)可得到良好的力控制以及加速度控制。
3.3立式磨床的主軸驅(qū)動(dòng)
日本一些公司已經(jīng)在高精度的立式磨床上便用hd電動(dòng)機(jī)進(jìn)行主軸驅(qū)動(dòng)。它與傳統(tǒng)的皮帶驅(qū)動(dòng)相比，可得到振動(dòng)小、平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)特性以及高精度的加工品質(zhì)。同時(shí)由于沒有齒輪、皮帶輪、皮帶等傳動(dòng)部件，因而噪聲小、可靠性高，既節(jié)約了能源，又提高了效率。圖3為立式 |
