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1、 永磁伺服直线电机 项目介绍 沈阳阿森德自动化设备有限公司 目录 第一章 摘要 . 3 第二章 公司基本情况 4 第三章 主要管理者情况 5 第四章 项目环境 . 6 第五章 项目原理 . 7 第六章 项目应用 . 10 第一章 摘要 直线运动与旋转运动是世界上最主要的两种运动方式， 许多直线 驱动装置或系统往往都是采用旋转电动机通过中间转换装置，如链 条、钢丝绳、皮带、齿条或丝杆等机构转换为直线运动。由于这些装 置或系统有中间转换传动机构，所以整机机构往往较为复杂，体积较 大，速度和精度不能进一步满足人们的更高要求。直线电机是一种将 电能转换成直线运动机械能，而不需任何中间转换机构的传动装置
2、， 它具有结构简单， 无接触运行， 噪声低， 速度和精确度高，维护方便， 可靠性高等优点。 本项目永磁伺服直线电机产品技术主要来源于沈阳阿森德自动 化设备有限公司，公司技术起源于中科院下属知名机器人公司及高 校，是伺服电机及其配套驱动器设计与制造企业，可提供全套永磁伺 服直线电机产品技术、生产技术及相关工艺技术。 第二章 公司基本情况 沈阳阿森德自动化设备有限公司(以下简称公司)成立于 2011 年 10 月，沈阳市工商局注册，目前公司注册资本为 50 万人民币。公司 的技术来源于国内知名机器人公司，主要是工业自动控制、伺服技术 的研究，针对军工产品。为了适应市场需求，把更好的技术服务于大 众
3、而组建了公司。 公司主要技术骨干以自然人出资的形式组建立有限 责任公司。目前公司的主要产品有： 永磁伺服直线电机电机及控制器 数控机床用智能刀塔伺服电机控制器及电机 纺织行业专用伺服电机控制器及电机 智能自动导引车（AGV、AGC）用伺服电机控制器及电机 智能自动导引车（AGV、AGC）磁导航 智能自动导引车（AGV、AGC）差速器 公司地址：辽宁省沈阳市沈河区文萃路 91 号 电话：13898865736 传真：024-24502706 邮箱： 联系人：臧志永 第三章 主要管理者情况 法人兼总经理：臧志永，男，辽宁省朝阳市人，抚顺石油学院 机械系毕业，本科学士学位。主要经历：1999 年大学
4、毕业后在沈阳 科友真空研究所工作， 设计产品有： 激光分子束外延设备 （西安交大） 、 时间离子飞行器（北京大学）等。2004 年在沈阳东三建工业炉制造 有限公司（日资） ，制造部部长，负责工厂的管理及技术工作。2010 年到 2011 年新松自动化有限公司，伺服电机驱动及电机技术和生产 管理工作。 总工程师：赵国新，男，辽宁省朝阳市人，沈阳工业大学电机系 毕业，博士，主要从事伺服电机设计及驱动研究。 财务总监：赵校，女，辽宁省沈阳市人。2001-2011 年在沈阳天 舒电子网络通信工程有限公司工作。 研发部总监：高雪冰，男，河北省唐山市人。2004 年至今在 沈阳新松数字驱动有限公司， 主要
5、从事伺服驱动器的硬件设计及应用 开发并担任技术部长。 制造部总监：范艳喜，男，江西省鄱阳县人。2007 年至今在 沈阳新松数字驱动有限公司， 主要从事伺服驱动器的硬件设计及应用 开发并担任研发部长。 营销部总监：王赓尧，男，辽宁省沈阳市人。2009-2012 年在沈 阳新松数字驱动有限公司，主要从事伺服驱动器销售及非标项目承 接，2012 年至今在辽宁广达电子任项目经理。 第四章 项目环境 电机行业作为工业装备业重要基础产品，具有强大的市场领域。 目前我国电机厂近 2000 家，尽管企业数量庞大，但相当一批是小型 企业。属于劳动密集型和材料密集型产品，技术含量较低。发达国家 几年前就逐渐减少了
6、这种旋转电机的使用，而转为技术含最较高，效 率、传动、噪声都比较有优势的直线电机，我国的电机产品需求量在 逐年增加，并也在逐渐淘汰一些技术落后，效率低下的旋转电机。因 此，这为永磁伺服直线电机提供良好的机遇，在市场环境上有较大潜 力和广阔的前景。未来几年如何将国内和国际市场接轨，争取更多的 市场份额，将成为电机行业发展的重要生命线。随着我国加入 WTO 和 世界产业布局的调整，我国的电机行业正面临前所未有的机遇和挑 战。 目前国内直线电机及其集成产品基本属空白，国内只有 3、4 家 公司是生产专业产品、销售直线电机及其集成产品厂家，其技术主要 来源于高校：哈尔滨泰富公司、深圳大族激光、郑州微纳
7、科技等。 永磁伺服直线电机是高科技产品， 在国家扶持的高科技研究项目 中占有重要位置，此项目受到辽宁省科技厅的关注，并给予科技贷款 等资金上的支持。 第五章 项目原理 直线伺服电机与旋转伺服电机比较 永磁伺服直线电机之所以受到青眯， 是因为永磁伺服直线电机与 传统运动驱动部件相比，永磁伺服直线电机具备极大的优势。 我们用滚珠丝杠系统来进行对比描述： 传统机械的运动平台是由 旋转电机（伺服电机、步进电机等）驱动，带动丝杠、皮带等传动部 件驱动的，在驱动部件（旋转电机）与被传动部件（工作台及工件） 之间存在中间环节（丝杠、皮带、齿轮等） 。由于滚珠丝杠系统的组 成元件多（伺服电机、传动齿轮、丝杠、
8、滚珠、丝杠、支架等） ，传 动链长，滚珠丝杠又是一种细而长的非刚性传动元件，当运动速度要 求高时，由于滚珠丝杠传动惯量大、扭矩刚性低、传动误差大、摩擦 磨损严重、弹性变形引起爬行、反向死区、引起非线性误差等一系列 缺陷，从而影响运动平台的动态性能。 旋转伺服电机 直线伺服驱动 定位精度 最高达到 10m 左右， 容易 磨损导致精度变化 可实 0.1m 精度，精度稳 定性好 运动精度 易受到丝杠的脉冲，运动不 安定，加速度及运动速度低 速度范 围宽 ，实 现 1 m/s-7m/s 的稳定运动， 速度 偏差 0.01% 以下， 加速度 高，可达 20g 动态响应 受到非线性器件影响，动态 响应低
9、动态响应迅速 设备维护 中间环节多，结构复杂，难 于维修 无中间传动环节，结构简 单，免维护 行程限制 受丝杠工艺限制，一般 4 6m,且丝杠越长，刚性越差 理论上可实现无限长，刚性 不受影响 直线伺服电机基本原理 永磁伺服直线电机，原理上可视为装传统伺服电机沿径向剖开， 并将电机的圆周展开成直线。 也可以将其看做一个半径无穷大的旋转 伺服电机的其中一段。当直线电机动子通过电流后，在动子和定子之 间的气隙中产生行波磁场， 在行波磁场与定子永磁体的作用下产生驱 动力，从而实线直线运动。动子（线圈）与定子（永磁体）的运动是 相对的，根据不同的应用场合，也可将线圈固定，永磁体运动。如图 所示： 永磁
10、伺服直线电机通常分为二种类型， 即有铁芯电机和无铁芯电 机，具有不同的特性，可供客户根据不同要求选择应用。 有铁芯电机的线圈缠绕在铁芯上， 可以产生更大的推力。 有铁芯电机的特 性说明如下： 1、推力密度高，在同等尺寸下提 供更高的推力， 可提供最大数万牛顿推 力； 2、磁性吸引力，动子定子间会产 生较大的磁性吸引力； 3、齿槽效应，影响到平滑运行。 无铁芯电机的线圈内部不存在铁 芯，线圈在磁路中运行。此类电机的特 性说明如下： 1、无齿槽效应，容易实现更安定 的运动，实现更高精度； 2、体积小重量轻，易实现高加速 度运行。 有铁芯永磁伺服直线电机示意图 无铁芯永磁伺服直线电机示意图 第六章
11、项目应用 配套设备的特性 由于直线电机具备直接驱动的特性， 采用直线电机的运动机构具有以 下特点： 1、机械结构简单。省却了中间传动环节，降低了结构的复杂度； 2、定位快速精准。消除了因中间环节带来的不利影响，可以实 现更高精度（可达到纳米级）和更高速度； 3、设备易于维护。直线电机的动子和定子之间通过电磁效应传 递力，不存在机械磨损，通过合理的设计配置导轨和基座，精度 可在使用寿命内持久保持，除运动导轨需要进行定期润滑维护 外，其它部件几乎不需要维护； 4、设备高效节能。电机本身效率高达 90%左右，节能环保； 5、工作洁净安静。电机工作噪音小，不产生固体或气体废物。 永磁伺服直线电机应用场
12、合 数控机床设备 1、数控机床 2、数控电火花机床：数控电火花成形/切割/小孔加工机床 3、数控磨床：内圆/外圆精度磨床，平面/曲面磨床 4、数控冲床：精度五金冲床传送系统，高速冲压机构 5、PCB 数控制造设备：模板/软板切割机，PCB 高速钻孔机，自动光 学检测 半导体及液晶制造设备 1、半导体芯片制造设备：半导体芯片光刻设备、半导体芯片检查设 备、芯片焊接设备 2、液晶制造设备：玻璃基板露光设备等 3、液晶贴片装备：玻璃基板液晶贴片装备的精密运动控制平台等 激光数控设备 1、激光加工机床：激光切割机、激光焊接机 2、激光打标机：大幅面激光打标机 精密测量设备 1、三座标测量仪 2、隧道显
13、微镜观测平台装置 3、医学切片全息观测平台 工业自动化控制及其它制造设备 1、工业用直线方向推进装置 2、工业机器人 3、电梯设备 4、减震设备 5、物流设备 6、纺织机械设备 在精度上适用于不同的设备 应用示例 抽油机应用实例 抽油机内部原理示意图 抽油机配套直线电机实物 抽油机用永磁伺服直线电机系列产品。 此系列产品的技术水平达 到国内先进(国外无此类电机)。其无论在产品结构上、工作方式上都 具有重大的创新性和先进性： 在结构上，采用直线驱动，优化了系统结构，省去了近三分之二 的钢材等原材料；同时，由于稀土永磁直线电机抽油机初级的长度为 1030mm，次级的长度为 6000 mm，并可根据
14、油井的实际情况和抽油量 的要求设定 3 一 6 米的不同行程，有效提高产品功效。解决了传统抽 油机的抽油行程固定，抽油量无法调节的问题。 在工作原理上，根据最优化的抽油参数要求，抽油杆在下降时利 用油井中的负压将抽油活塞以较慢的速度(0.4m/s)吸入井底， 使原油 能够通过抽油阀门充分进入抽油管。当抽油杆提升时，提升速度加大 到 0.7 m/s，提高抽油速度，增加单程的工作效率。解决了传统抽油 机效率低下的问题，同等时间和效率内，直线电机抽油量大大增加， 同时节省电能。 而传统的抽油机由于电机工作原理和设备结构的原因，电机(不 论是异步的、还是同步的)始终不停运转，并依靠机械结构来蓄能做 功
15、；在带动抽油杆往复运动做功是不能实现一慢一快的工作方式，使 整体的抽油率和抽油速度不能达到理想要求。 在技术经济指标上， 传统的旋转电机驱动的磕头泵抽油机驱动电 机功率 22KW，电机的效率 80%，井下总效率 62%，抽油机系统效率的 最大目标值 38%， 市场销售价约 30 万元。 抽油机系统整机重量 28 吨。 平均年用电量超过 19 万度。 激光切割设备配套永磁伺服直线电机（平板型） 直线电机在卸垛机中的应用示意 直线电机在冲压机中的应用示意 直线电机在回送机中的应用示意 管状永磁伺服直线电机（工业自动化设备） U 型永磁伺服直线电机（工业自动化设备、打印机等） 永磁伺服直线电机在自动化设备上的应用
