作為湘潭大學高校老師的蘭志勇，為響應政府產學研的號召，來到一派直驅做研發(fā)工作，并于2021年7月任長沙一派直驅科技股份有限公司直驅電機事業(yè)部技術總監(jiān)一職，此次直驅論壇，他發(fā)表了《直線電機在機床行業(yè)的應用》主題演講。

　　直線電機簡介

　　直線電機的基本結構，可視為將傳統(tǒng)伺服電機沿徑向剖開，并將電機的圓周展開成直線，由定子演變而來的一側稱為初級，由轉子演變而來的一側稱為次級。

　　與旋轉電機的工作原理類似，直線電機也是利用電磁作用將電能轉換成為運動動能。但在氣隙中產生的磁場不是旋轉的，而是呈直線正弦分布的、平移的，被稱為行波磁場。

　　比如說直線電機的基槽配合有很多種，從單元電機的角度來說，最簡單有三槽兩極、六槽五極、六槽七極、六槽八極甚至九槽八極等等類型，那么在什么應用領域，我們采用什么樣的基槽配合是比較合理的，直線電機在機床上應用的時候有一個問題：即推力波動及在靜態(tài)的情況下，上矢能后，如何讓電機的抖動最小，這對于磁場的優(yōu)化是非常關鍵的一個技術。

　　直線電機的優(yōu)越性：

　　1、無限行程;

　　2、優(yōu)越的高速及低速性能，高速度達到10～30m/s，超低速0.001mm/s;

　　3、超常加速能力，加速度可達50g;

　　4、運動平穩(wěn)、無反向間隙;

　　5、高定位精度和重復精度;

　　直線電機的設計與工藝

　　要把電機做起來首先就得做電磁計算、機械設計，然后做工藝，最后再形成樣機進行測試這樣一個流程。實際上真正的核心就是磁場的設計和計算這一塊，國內企業(yè)在這一方面應該要加強。

　　由于長沙一派直驅有數控機床的基礎，十余年前就對數控機床里所用到的直線電機進行探索，近幾年改變觀念，對直線電機的工藝進行優(yōu)化提升，不僅電機要保證客戶需求，還要通過進行電機優(yōu)化解決客戶端所出現(xiàn)的問題。

　　對于直線電機在高精密伺服行業(yè)遇到最大的問題就是推力波動和速度波動，我們不能把問題全部都交給控制，實際上電機本身也可以做很多優(yōu)化工作來達到整體性能的提升。

　　內部繞組的工藝設計中，繞組本身是整矩的，相與相之間相差120度，這一項已經申請了發(fā)明專利。另外是電機的仿真，一派的產品在出廠之前，會把包括電磁、機械、工藝、散熱全部要重新做仿真，這是它的持續(xù)推力，這個波型上可以看出，當在額定電流的情況下，電流加的頂子，電機的處理是抖動的，這就叫推力波動。有了這個推力波動就會導致電機的速度波動，可以用滑動控制ACMC，把它限定在一定的范圍之內，在很多情況下，尤其是在數控領域的一抖動是致命的，兩方結合把推力波動降到最小。

　　這是整體電機內部磁密的分布，很多情況下，電機水管的位置呢?現(xiàn)在直線電機里面，很多把水管放在槽底部，這是最簡單的一種做法，放到槽底部。那么槽底部這個地方到底是不是最熱的地方，所以我們也做了大量的工作，怎么樣把電機最熱的位置找到，這個地方去放銅管散熱。經過一輪的優(yōu)化之后，銅管還在，這兩年我們也做了很多自動化的設備，銅管原來是人工去挖，現(xiàn)在是全自動化，銅管一進去再出來就已經成型了。這個設備摸索了將近差不多一年的時間。包括貼磁片，自動貼磁片的磁缸機，目前測試完成，如果投入使用，對于生產效率及精準度的提升將是巨大。

　　　　第三個工作就是我們針對不同類型的直線電機建立了通用的測試平臺。從它常規(guī)的形式實驗到客戶所需要的數據均可提供，整個的實驗體系非常完善。

　　直線電機在機床上的應用探討

　　大推力的直線電機在機床行業(yè)包括數控機床里面到底能不能用?因為長沙一派在這個領域耕耘了20多年，所以在機床行業(yè)有很大的優(yōu)勢，看中了大推力直線電機在行業(yè)的應用。2021年，長沙一派在針對機床行業(yè)的直線電機，包括輕載型，包括重載型，大概研發(fā)了包括30款，明年會在機床領域全面鋪開。

　　活塞異形銷孔鏜床，原來是做活塞用的。這是比較特別的一些加工產品，里面有非常關鍵的一個部件用的就是自己生產的直線電機。

　　這些是我們直線電機用于機床行業(yè)，跟客戶交流，對方提供圖紙后，提出如何用直線電機來替代原有的伺服+滾軸四桿的形式，2019年-2020年，我們跟當地的一個數控機床的企業(yè)，做了該項目，當時用6臺10000N的電機，去做金屬切屑，從使用的效果來看非常好，痕跡和灼燒都沒有。