直驅(qū)技術(shù)即采用大推力力矩電機或直線電機替代原有的包括齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、滾珠絲杠傳動，即用電氣傳動替代機械傳動。直驅(qū)技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)有上百年的歷史，近幾年，被大規(guī)模地應(yīng)用在智能制造和運控方面，主要包括機床、半導(dǎo)體、激光加工、3C電子、鋰電池等行業(yè)。

近年來國內(nèi)直驅(qū)行業(yè)快速發(fā)展，市場應(yīng)用更為普及，這得益于制造業(yè)整體的轉(zhuǎn)型升級。裝備制造企業(yè)的核心競爭力是創(chuàng)新，創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展也是裝備制造企業(yè)推進智能制造轉(zhuǎn)型的途徑之一。直驅(qū)系統(tǒng)是最近幾年運動控制市場發(fā)展的熱點之一，其產(chǎn)品技術(shù)是一項整體系統(tǒng)工程，涵蓋了直線電機、力矩電機、驅(qū)動器模組，傳感器等多個細分領(lǐng)域。

直驅(qū)電機在機床行業(yè)普及

直線電機因傳動機構(gòu)簡單，減少了插補滯后的問題，定位精度、重現(xiàn)精度、絕對精度，通過位置檢測反饋控制都會較“旋轉(zhuǎn)伺服電機，滾珠絲杠”高，且容易實現(xiàn)。直線電機定位精度可達0.1μm。

傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機組成的數(shù)控機床伺服系統(tǒng)，零件比較多，操作比較復(fù)雜，一般是由伺服電機+軸承+聯(lián)軸器+絲杠+構(gòu)成該系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)，這樣的一套系統(tǒng)，其慣性質(zhì)量大，動態(tài)性能的提高受到了很大的限制。零部件在運動的過程中產(chǎn)生的彈性變形、摩擦損耗以及難以消除，且隨著使用時間的增加該弊端會越來越突出，造成定位的滯后和非線性誤差，從硬件上嚴重影響了加工精度。

而近幾年的永磁直線同步電機（PMLSM）這種近乎理想的進給傳動方式，漸漸取代了傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機，得到了快速的發(fā)展。它打破了傳統(tǒng)的“旋轉(zhuǎn)電機+滾珠絲杠”的傳動方式，實現(xiàn)了“零傳動”。通過電磁效應(yīng)，將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動，不需要任何的中間機構(gòu)，消除了轉(zhuǎn)動慣量、彈性形變、反向間隙、摩擦、振動、噪音及磨損等不利因素，極大地提高了伺服系統(tǒng)的快速反應(yīng)能力和控制精度。

和傳統(tǒng)行業(yè)相比，直驅(qū)技術(shù)有非常天然的優(yōu)勢，如具有精度高（精度直接取決于控制技術(shù)和傳感技術(shù)）、速度快（直線電機可達100m/min,力矩電機可達500rpm）、無磨損（沒有機械磨損）、無間隙（沒有機械物理間隙）、受力狀態(tài)優(yōu)良（區(qū)域出力，沒有點接觸和線接觸受力環(huán)節(jié)）等等，可以很好的應(yīng)用在機床行業(yè)，并大力推動機床行業(yè)的發(fā)展。

直驅(qū)電機在機床應(yīng)用上的主要優(yōu)勢

機床進給系統(tǒng)采用直線電動機直接驅(qū)動與旋轉(zhuǎn)電動機傳動方式進行運動，它們之間的最大區(qū)別是取消了從電動機到工作臺之間的一切中間傳動環(huán)節(jié)。這種傳動方式即稱“直接驅(qū)動”，慣稱為“直線驅(qū)動”，亦稱為“零傳動”。這種“零傳動”方式帶來了原旋轉(zhuǎn)電動機驅(qū)動方式無法達到的性能指標和優(yōu)點，但同時也帶來了新的矛盾和問題。

隨著直接驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，直線電機與傳統(tǒng)的“旋轉(zhuǎn)伺服電機，滾珠絲杠”的驅(qū)動方式的對比引起業(yè)界的關(guān)注。直線電機和旋轉(zhuǎn)電機相比，無旋轉(zhuǎn)運動，不受離心力作用。因此，直線電機的速度可以達到很高，而且調(diào)速方便，適用于高速場合。

采用直線電機的直線運動，運動機構(gòu)由于具有響應(yīng)快、精度高的特點，已成功地用于異型截面工件的計算機控制的精密車削和磨削加工。與傳統(tǒng)的采用“靠?！奔庸ぎ愋蛢?nèi)外圓輪廓的方法相比，具有編程修改靈活、加工精度高的特點，十分適合多品種、小批量產(chǎn)品的加工。

直線電機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電機—絲杠系統(tǒng)，消除了機械傳動鏈帶來的誤差、間隙和速度的限制等一系列影響精度、速度和動態(tài)性能的環(huán)節(jié)，使電機和負載之間直接耦合，具備高速度、高加速度、高負載定位精確性、快速循環(huán)等優(yōu)點，可獲得很高的動態(tài)性能，而且結(jié)構(gòu)簡化、緊湊，已經(jīng)成為高檔數(shù)控機床的應(yīng)用點，高速度、高加速度的直驅(qū)系統(tǒng)在加工中心、數(shù)控銑床、車床、磨床、符合加工機床、激光加工機床及重型機床上得到廣泛應(yīng)用，這類機床在航空、汽車、模具、能源、通用機械等領(lǐng)域?qū)l(fā)揮特殊的作用。

直驅(qū)電機助力機床性能騰飛

由于自動控制技術(shù)和微型計算機的高速發(fā)展，對各類自動控制系統(tǒng)的定位精度提出了更高的要求。傳統(tǒng)機床領(lǐng)域最大的痛點就是，傳動鏈從作為動力源的電動機到工作部件要通過齒輪、蝸輪副，皮帶、絲杠副、聯(lián)軸器、離合器等中間傳動環(huán)節(jié)，在這些環(huán)節(jié)中產(chǎn)生了較大的轉(zhuǎn)彈性變形、反向間隙、運動滯后、摩擦、振動、噪聲及磨損等問題

而隨著工業(yè)的發(fā)展對數(shù)控機床的精密度和高速加工需求不斷提高，機床逐漸趨向于高精密、高速、復(fù)合、智能、環(huán)保的方向發(fā)展。于是，出現(xiàn)了“直接傳動”的概念。直線電機在數(shù)控機床應(yīng)用中，往往作為進給單元帶動刀具或工作臺進給。指點伺服系統(tǒng)的性能分析指標主要集中在響應(yīng)速度、穩(wěn)定性、剛度及抗干擾能力四個方面。

隨著電機及其驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展，并且日益成熟，使“直接傳動”的概念逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實，直線電機及其驅(qū)動控制技術(shù)在機床進給驅(qū)動上的應(yīng)用，使機床的傳動結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了重大變化，并且讓機床性能有了新的飛躍。例如，美國CincinnatiMilacron公司為航空工業(yè)生產(chǎn)了一臺HyperMach大型高速加工中心，直線進給采用了直線電機，其軸行程長達46m，工作臺快速行程為100m／min，加速度達2g。在這種機床上加工一個大型薄壁飛機零件只需30min；而同樣的零件在一般高速銑床上加工，費時3h；在普通數(shù)控銑床上加工，則需8h，優(yōu)勢相當明顯。

直線電機與高速機床的發(fā)展，未來可期

隨著直線電機制造工藝的不斷革新，生產(chǎn)的規(guī)模化，以及永磁材料、電子產(chǎn)品價格的下降，直線電機的成本正以每年20%的速度下降，尤其是在數(shù)控機床、半導(dǎo)體集成設(shè)備等機械上表現(xiàn)得更為明顯，這給直驅(qū)技術(shù)提供了迅速成長的空間，看到在機床上的應(yīng)用前景廣闊。但這一應(yīng)用畢竟是新事物，無論是直線電機本身還是相配套的數(shù)控技術(shù)，潛力都很大。我國是制造大國，發(fā)展高檔數(shù)控設(shè)備任重道遠。路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索，只有真正掌握核心技術(shù)，直線電機才能助力機床更遠的騰飛。