Линейный двигатель был изобретен британцами в 1845 году, но в то время воздушный зазор линейного двигателя был слишком большим, а КПД – очень низким, поэтому его применение было ограничено высокой стоимостью и низким КПД. Лишь в 1970-х годах линейные двигатели начали постепенно разрабатываться и применяться в некоторых специальных областях. В 1990-х годах линейные двигатели начали использоваться в машиностроении. В настоящее время некоторые технологически передовые производители обрабатывающих центров в мире начали применять их в своих высокоскоростных станках.

Нижеследующее в основном относится к сравнению нескольких основных характеристик высокоскоростного бесшумного ходового винта и линейного двигателя в качестве справочного материала для соответствующей отрасли.

1. Скорость ПК:

Линейный двигатель – скорость: 300 м/мин и ускорение: 10g

Шариковый винт – 120 м/мин и ускорение: 1,5g

По сравнению со скоростью и ускорением линейная направляющая имеет значительное преимущество, а скорость линейного двигателя будет еще больше улучшена после успешного решения проблемы нагрева, в то время как скорость «поворотный серводвигатель + шарико-винтовая передача» ограничена и ее трудно обновить. Улучшить еще больше.

В динамическом режиме линейные двигатели также обладают безусловными преимуществами благодаря проблемам инерции движения, зазоров и сложности механизма. В управлении скоростью, благодаря быстрому отклику и широкому диапазону регулирования, линейный двигатель может достигать максимальной скорости при запуске и быстро останавливаться при движении с высокой скоростью. Диапазон регулирования скорости может достигать 1:10000.

2. Потребление энергии ПК:

Потребление энергии линейным двигателем примерно вдвое превышает потребление энергии системой «поворотный серводвигатель + шарико-винтовая передача» при одинаковом крутящем моменте. Система «поворотный серводвигатель + шарико-винтовая передача» является энергосберегающим и повышающим усилие компонентом трансмиссии, а надёжность линейного двигателя контролируется. Стабильность системы оказывает большое влияние на окружающее пространство. Для предотвращения воздействия сильных магнитных полей на направляющую качения и адсорбции железных опилок и магнитной пыли необходимо принять эффективные меры магнитной изоляции и защиты.

3. Точность ПК:

С точки зрения точности линейный двигатель снижает проблему интерполяционной задержки благодаря простоте передаточного механизма. Точность позиционирования, точность воспроизведения, абсолютная точность и управление с обратной связью через датчик положения выше, чем у комбинации «поворотный серводвигатель + шарико-винтовая передача», и это легко достижимо. Точность позиционирования линейного двигателя может достигать 0,1 мкм.

Точность позиционирования «поворотный серводвигатель + шарико-винтовая передача» до 2–5 мкм. Требуется ЧПУ, серводвигатель, беззазорная муфта, упорный подшипник, система охлаждения, высокоточные направляющие качения, гайка и замкнутый контур стола. Трансмиссионная часть всей системы должна быть лёгкой и высокоточной. Для достижения высокой стабильности «поворотный серводвигатель + шарико-винтовая передача» необходимо использовать двухкоординатный привод. Линейный двигатель сильно нагревается, поэтому необходимо обеспечить эффективное охлаждение. Для достижения той же цели линейный двигатель стоит дороже.

4. Цена ПК:

Хотя два способа привода – линейный двигатель и «поворотный серводвигатель + шарико-винтовая передача» – имеют свои преимущества, у них есть и недостатки. Оба варианта оптимально подходят для применения на станках с ЧПУ. Привод линейного двигателя обладает уникальными преимуществами в следующих областях применения оборудования с ЧПУ: высокоскоростное, сверхвысокоскоростное, высокоскоростное, с высоким ускорением, крупносерийное производство, с большим количеством перемещений, требующих позиционирования, и частой сменой скорости и направления. Например, производственные линии в автомобильной промышленности и ИТ-индустрии, производство точных и сложных пресс-форм, крупногабаритные высокоскоростные обрабатывающие центры со сверхдлинным ходом, обработка полых деталей из легких сплавов, тонкостенных деталей и деталей с высокой скоростью съема металла в аэрокосмической промышленности. Что касается цены, линейные двигатели значительно дороже, что также ограничивает их более широкое применение. В будущем технология линейных двигателей станет более зрелой, объемы производства увеличатся, стоимость снизится, а область применения расширится. Однако с точки зрения энергосбережения и снижения потребления, экологичности производства и характеристик обеих структур привод «поворотный серводвигатель + шарико-винтовая передача» по-прежнему занимает обширное место на рынке. В то время как линейный двигатель станет основным приводом для высокоскоростного (сверхвысокоскоростного) и высокопроизводительного оборудования с ЧПУ, привод «поворотный серводвигатель + шарико-винтовая передача» продолжит сохранять свои лидирующие позиции в высокоскоростном оборудовании с ЧПУ среднего класса.