1 电机对比

　　伺服电机：伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件 运转的发动机，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动 控制对象。

　　直线电机：是 一 种将电能直接转换成直线运动机械 能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成 是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。

　　如图1所示。

　　2 性能对比

　　(1)驱动方式

　　直驱数控系统：直接驱动。电机与被驱动工件之间， 直接采用刚性连接，无需丝杆、齿轮、减速机等中间环 节，最大程度上避免了传动丝杆传动系统存在的反向间 隙、惯性、摩擦力以及刚性不足的问题。

　　伺服数控系统：电机于被驱动之间需要经过传动环节 (丝杆、齿轮齿条、皮带)，存在摩擦和反向间隙，传动 环节多，刚性低。由于误差放大器的影响，回路增益及响 应速度受到限制。

　　图 1 伺服电机 VS 直线电机

　　(2)高速度

　　直驱数控系统：正常高峰速度可达5-10m/s。

　　伺服数控系统：速度一般限制于1m/s，产生的磨损 量也较高。

　　(3)高加速度

　　由于动子和定子之间无接触摩擦，直线电机能达到较 高的加速度;较大的直线电机有能力做到加速度3-5g， 更小的直线电机可以做到30-50g以上(焊线机)。

　　(4)高精度

　　由于采用直接驱动技术，大大减小了中间机械传动系 统带来的误差。采用高精度的光栅检测进行位置定位，提 高系统精度，可使得重复定位精度达到1μm以内，满足超 精密场合的应用。

　　(5)运动速度范围宽

　　直线电机运行的速度最低可实现1μm/s，最高可实现 10m/s，满足各种场合需求。

　　3 阿帕斯直驱应用对比

　　阿帕斯数控是一家专注设计、制造中高端直驱数控机床的企业，控股母公司为直线电机行业的领军企业——来 自新加坡的雅科贝思精密机电(上海)有限公司。阿帕斯 数控依托于母公司核心产品——直线电机、DDR直驱电 机，自主开发、设计、制造基于直驱技术的中高端数控机 床。

　　传统旋转电机组成的数控机床伺服系统，零件比较 多，操作比较复杂， 一般是由伺服电机+轴承+联轴器+ 丝杠+构成该系统的支撑结构(如图2所示)，这样的一 套系统， 其惯性质量大， 动态性能的提高受到了很大的 限制。零部件在运动的过程中产生的弹性变形、摩擦损耗 以及难以消除，且随着使用时间的增加该弊端会越来越突 出，造成定位的滞后和非线性误差，从硬件上严重影响了 加工精度。

　　而运用了直线电机的阿帕斯机床实现了“零传动”。 通过电磁效应，将电能直接转换成直线运动，不需要任何 的中间机构，消除了转动惯量、弹性形变、反向间隙、摩 擦、振动、噪音及磨损等不利因素，极大地提高了伺服系 统的快速反应能力和控制精度(见图3)。直线电机因传 动机构简单，减少了插补滞后的问题，定位精度、重现精 度、绝对精度，通过位置检测反馈控制都会较“旋转伺服 电机+滚珠丝杠”高，且容易实现。直线电机定位精度可 达0.1μm。

　　阿帕斯机床所使用的直线电机具有有铁芯技术， 低齿 槽力效应，高响应和带宽， 高推力低质量的优点。该由雅 科贝思生产的电机小体积、大推力、高响应，可以选择水 冷、自冷适用于各类高速高精的自动化及机床设备。

　　图 2 传统伺服 + 丝杠机床结构：响应性滞后，精度损失大，旋转电机的扭矩通过多次转换才能推动负荷

　　图 3 直驱电机机床结构：响应性提高，精度损失小，直线电机推力直接作用于负载

　　和传统机床相比，运用了直驱技术的阿帕斯机床有着 天然的优势，如具有精度高(精度直接取决于控制技术和 传感技术)、速度快(直线电机可达100m/min，力矩 电机可达500rpm) 、无磨损(没有机械磨损) 、无间隙 (没有机械物理间隙)、受力状态优良(区域出力，没有 点接触和线接触受力环节)等等，可以很好地应用在机床 行业，并大力推动机床行业的发展。

　　4 APLOS直驱机床展示

　　(1)U400S超高速全直驱五轴精密加工中心

　　U系列是阿帕斯数控的一款全直驱摇篮式五轴加工中 心， 床身采用最高标准的工业材料制造， 具有出色的热 稳定性和吸震性， 性能稳定可靠， 被应用到模具生产加 工领域，奔驰件轮廓精度可达0.01mm以内，表面粗糙度 Ra<0.4，其超高的精度超越了大部分的机床。综合切削 效率超越传统驱动方式的同型五轴机床100%，高精度定 位<4μm，重复定位<3μm(全行程 VDI 标准)可以为五轴 加工提供完美的解决方案。

　　(2)U600超高速全直驱五轴精密加工中心

　　五轴联动加工轮廓精度±0.020mm，可满足各类叶 轮、精密复杂轮廓零件、模具等加工精度需求。500cc/ min的单刀粗加工去除能力， 以及1g加速度+20m/min 切削速度支持的摆线铣能力，使得U600的粗加工能力超 越普通同型号五轴机床100%以上的粗加工效率，真正地 实现高速五轴加工。

　　(3)SW1613S超高速精密桥式(天车)五轴龙门

U400S                              U600