簡而言之，直線伺服電機的性能與旋轉(zhuǎn)伺服電機相同，只是直線伺服電機是以平直的方式轉(zhuǎn)動。系統(tǒng)內(nèi)的各種反饋裝置可向伺服控制器提供電機線圈的電流、速度或位置等信息，而伺服控制器則可根據(jù)命令參數(shù)調(diào)整電機動作。直線伺服電機是一種直接驅(qū)動解決方案，其中負載直接連接到電機的移動部分。

直驅(qū)直線電機有多種配置（鐵芯、U 形通道、管件），但最終的工作原理都相同，直驅(qū)直線電機是伺服機構(gòu)的重要組成部分，如圖1所示。

直驅(qū)直線電機應(yīng)用存在許多類型，從簡單的X-Y段到復(fù)雜的龍門架系統(tǒng)，例如，由復(fù)雜的運動控制器驅(qū)動的多軸激光切割機。

優(yōu)化運動控制

在實際應(yīng)用中，可以對多個嵌入式電機環(huán)路進行調(diào)

優(yōu)，以提供精確的運動控制。系統(tǒng)由電流環(huán)路、速度環(huán)路和位置環(huán)路組成，這些環(huán)路均采用了精密的反饋元件。每

個環(huán)路向后續(xù)環(huán)路發(fā)送信號，并監(jiān)測適當(dāng)?shù)姆答佋瑥亩M行實時更正，以匹配命令參數(shù)，如圖2所示。

1.電流環(huán)路

電流環(huán)路為基本環(huán)路。電流與直線伺服電機的推力成正比，從而提供加速度或推力。電流傳感器用于提供流經(jīng)電機的電流反饋信息。傳感器向控制電子裝置回送一個信號，當(dāng)伺服電機的電流達到命令電流值時，環(huán)路將得到滿足，直至電流降至低于命令電流。然后，環(huán)路將增加電流直至達到命令電流值，并以亞秒級的更新速率繼續(xù)循環(huán)。2.速度環(huán)路

速度環(huán)路以同樣的方式運行，且電壓與速度成正比。當(dāng)速度降至低于命令速度時，速度環(huán)路向電流環(huán)路發(fā)送增加電流的命令（從而增加電壓）。

3.位置環(huán)路

位置環(huán)路接受PLC或運動控制器的命令，然后PLC或運動控制器提供一個反饋至速度環(huán)路的速度命令，而速度環(huán)路又發(fā)出所需電流的命令，使電機以加速、保持原速或減速的方式移動到命令位置。

以上這三個環(huán)路以經(jīng)過優(yōu)化的同步方式運行，以平穩(wěn)精確地控制直驅(qū)直線電機，最終實現(xiàn)高精度的運動控制。

如何選擇直驅(qū)直線電機

為特定應(yīng)用選擇直驅(qū)直線電機時需要考慮多個方面，

如所需的速度、力、運動軌跡、可用物理外殼和環(huán)境因素。這意味著所選擇的電機解決方案必須滿足負載力和速

度的要求，適應(yīng)可用空間，并在應(yīng)用所處的環(huán)境條件下性能符合要求。

直線電機是讓負載進行運動（移動、加工、提升、檢查等）的綜合機制的一部分。

直線電機是提供所需力和速度（所需負載點）來執(zhí)行給定功能的直線執(zhí)行器的力量所在。確定這些需求最快、最可靠的方式是采用電機選型工具，計算電機所需的負載點，分析有關(guān)負載、傳動機構(gòu)和運動軌跡的信息，以便從匹配參數(shù)的數(shù)據(jù)庫中選擇電機。

確定初始負載時，應(yīng)利用選型工具檢查最優(yōu)解決方案，并根據(jù)所需的力、速度、慣量比以及從電機額定值獲取的裕量，縮小電機選擇范圍。

影響直線電機選型的因素

1.物理尺寸

直線電機的物理尺寸主要取決于其產(chǎn)生連續(xù)力的能力。所有的直線電機設(shè)計都可以選擇在磁鐵軌道固定情況下移動驅(qū)力器或在驅(qū)力器固定情況下移動磁鐵軌道。直線電機可采用有鐵芯和無鐵芯（U形通道）設(shè)計。

2.推力

有鐵芯設(shè)計的高磁通產(chǎn)生能力由推力中的鐵芯實現(xiàn)， 非常適合實現(xiàn)更大的推力。有鐵芯電機在平面磁路上運行，且容易產(chǎn)生齒槽導(dǎo)致的力波動。無鐵芯設(shè)計的質(zhì)量構(gòu)造更低，適用于快速加速。無鐵芯電機采用U形通道，磁鐵位于兩側(cè)，并且無齒槽。

3.集成方式

直驅(qū)直線電機有兩種基本配置——在設(shè)計時將電機線圈和磁路設(shè)置集成在應(yīng)用機制中或預(yù)先構(gòu)建的直線電機中。在套件版本中，機器設(shè)計人員可以完全控制將直線電機集成到機器中的方式。設(shè)計人員需要考慮安裝電機所需的機械學(xué)、反饋裝置的選擇和放置、電纜管理和軸承選擇等因素。在預(yù)先構(gòu)建的直線電機中，支持直線電機的所有機械學(xué)都是預(yù)先設(shè)定的，因此可以將電機快速集成到機器中。通常， 預(yù)先構(gòu)建的直線電機的力和行程長度選擇有限，但裝配版本的靈活性明顯更高。

4.應(yīng)用環(huán)境

直線電機的環(huán)境和溫度因素和所有伺服電機相同。直線電機的一個重要考慮因素就是在磁路上可能會積聚金屬或其他顆粒物，從而可能對驅(qū)力器或磁鐵造成潛在損害。在加工應(yīng)用中，波紋管或類似覆蓋物有助于保護磁鐵和氣隙，防止積聚不必要的碎屑。

除了速度和力的要求，還應(yīng)認真考慮電機的空間要求和環(huán)境條件，這有助于選擇合適的直驅(qū)直線電機。

直驅(qū)直線電機產(chǎn)品

作為運動控制領(lǐng)域的百年企業(yè)，科爾摩根推出了多款

性能卓越以及功能豐富的直驅(qū)直線電機產(chǎn)品。其中代表性產(chǎn)品如下：

DDL直驅(qū)直線電機

DDL直驅(qū)直線電機是一種采用扁平設(shè)計并與從動負載

直接耦合的電機。由于消除了對機械傳動組件的使用，因此具有卓越的性能、剛性、動態(tài)速度與加速度、定位準(zhǔn)確性以及運行效率，如圖3。

IC有鐵芯直線電機

IC有鐵芯直線電機將線圈纏繞在硅鋼板上，通過單面

磁路最大限度提高生成力。電機采用特殊的電磁設(shè)計，可提供最大額定推力，確保熱損耗低，并且齒槽力小，是傳動大重量物品的理想之選，如圖4。

IL無鐵芯直線電機

IL無鐵芯直線電機采用無鐵芯或插槽設(shè)計，因此電機

齒槽效應(yīng)為零， 重量輕并且線圈組與磁路之間無任何引力。這些特點非常適合于需要非常小的軸承摩擦力、對較輕負載具有高加速度，以及在超低速度條件下依然可確保最高恒速的應(yīng)用，如圖5。