什么是直線電機？

 

    直線電機是一種直接將電能轉(zhuǎn)化為直線運動機械能的傳動裝置，不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)。我們也叫它直線電機，直線電機，直線電機，推桿電機。最常用的直線電機類型有平面直線電機、u型槽直線電機和圓柱直線電機。具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、磨損少、噪音低、組合體強、維護方便等優(yōu)點。旋轉(zhuǎn)電機和直線電機的品種幾乎都有相應(yīng)的品種。

    直線電機與旋轉(zhuǎn)電機的比較

 

    直線電機結(jié)構(gòu)

 

    直線電機的結(jié)構(gòu)主要包括直線電機的定子、電動機和支承輪。為了保證定子與電動機在行程范圍內(nèi)良好的電磁耦合，定子與電動機的鐵芯長度不相等。定子可分為短定子和長定子。由于長定子結(jié)構(gòu)成本高，運行成本高，故很少使用。與旋轉(zhuǎn)磁場一樣，直線電機定子鐵芯也是由硅鋼片制成，表面有齒；槽內(nèi)嵌有三相、兩相或單相繞組；單相線性異步電動機可制成復(fù)極式或電容移相式。

 

    直線電機是伸直的主要傳統(tǒng)的圓柱形電機的一部分，改變封閉磁場的主要部分開放磁場，和旋轉(zhuǎn)電機的定子部分主要直線電機的一部分，和旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子部分二級直線電機的一部分。如果一次線圈是固定的，二次線圈可以沿行波磁場方向作直線運動。高速機床的直線電機可以直接驅(qū)動進給方式，直線電機的一次和二次直接安裝在高速機床的工作臺和床身上。由于這種進給傳動方式的傳動鏈縮短為0，故稱為機床進給系統(tǒng)的“零傳動”。

 

    直線電機的工作原理

 

    在直線電機中，它被稱為初級電機，它相當于旋轉(zhuǎn)電機的定子，而次級電機，它相當于旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子，它被稱為次級電機。此時，初級需要做很長一段時間，延伸到運動需要達到的位置，而次級不需要那么長。事實上，直線電機不僅可以長時間做一次電機，還可以長時間做二次電機；它不僅可以固定主元、移動副元，而且可以固定副元、移動副元。

    直線感應(yīng)電動機是由旋轉(zhuǎn)電動機發(fā)展而來的。將對稱正弦交流電引入一次側(cè)三相（或多相）繞組中，會產(chǎn)生氣隙磁場。當不考慮芯體兩端斷裂引起的縱向邊緣效應(yīng)時，氣隙磁場的分布與旋轉(zhuǎn)電機相似，沿直線方向呈正弦分布。

 

    直線電機的主要分類

 

    根據(jù)工作原理，直線電機可分為：直流電動機、異步電機、同步電機和步進電機；直線電機可分為：單側(cè)扁型、雙側(cè)扁型、盤式、缸式（或管式）等。最常用的直線電機類型有平面直線電機、u型槽直線電機和圓柱形直線電機，音圈電機因其音圈結(jié)構(gòu)類似喇叭而得名。具有頻率響應(yīng)高、精度高等特點。這些電機分為圓柱形音圈電機和擺動音圈電機。也就是所謂的圓柱形直線電機。

 

    平面直線電機

 

    扁平直線電機芯安裝在鋼疊合結(jié)構(gòu)上，然后安裝在鋁背板上。鐵層壓結(jié)構(gòu)是用來引導磁場和增加推力的。軌道與執(zhí)行機構(gòu)之間的吸力與電機產(chǎn)生的推力成正比，疊層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了合力。在磁性軌道上安裝移動裝置時，必須小心，避免因它們之間的吸力而造成傷害。

 

    平直式直線電動機

 

    U-slot直線電機

 

    u型槽直線電機有兩個平行的磁性軌道，分別位于金屬板和線圈移動器之間。執(zhí)行機構(gòu)由導軌系統(tǒng)支撐在兩個磁性導軌中間。執(zhí)行機構(gòu)為非鋼結(jié)構(gòu)，這意味著磁軌和推力線圈之間沒有吸力和干擾。非鋼卷裝配有一個小慣性和允許非常高的加速度。線圈一般是三相的，沒有電刷換向。可采用風冷方式對電機進行冷卻，以提高電機的性能。水冷也被使用。這種設(shè)計可以更好地減少漏磁，因為磁鐵是面對面安裝在u形導向槽。這種設(shè)計也最大限度地減少了由強磁吸引造成的損害。

 

    U-slot直線電機

 

    這種設(shè)計允許軌道的組合增加行程的長度，限制在電纜管理系統(tǒng)的可操作長度、編碼器的長度以及機械結(jié)構(gòu)的大而平的能力。

    圓柱直線電機

 

    圓柱形直線電機的執(zhí)行機構(gòu)是圓柱形結(jié)構(gòu)。在具有固定磁場的圓柱上運動。這種電機是第一個商業(yè)應(yīng)用，但它不能用于平面和u型槽直線電機，需要節(jié)省空間。圓柱形動磁直線電機的磁路與動磁致動器的磁路相似。不同的是，線圈可以復(fù)制，以增加旅行。典型的線圈繞組由三相組成。采用霍爾器件實現(xiàn)無刷換相。推力線圈是圓柱形的，在磁棒上上下移動。這種結(jié)構(gòu)不適合漏磁敏感的應(yīng)用。必須小心，以確保手指不被困在磁鐵和有吸引力的一面。

 

    音圈直線電機

 

    管狀直線電機設(shè)計中一個潛在的問題是，當行程增加時，由于電機完全是圓柱形的，并且在磁棒上上下移動，所以在兩端是唯一的支撐點。確保磁棒的徑向偏差不會導致磁體與推力線圈接觸的長度受到限制。

 

    直線電機的優(yōu)點

 

    1。結(jié)構(gòu)簡單。直線電機不需要經(jīng)過中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)直接產(chǎn)生直線運動，大大簡化了結(jié)構(gòu)，減少了運動的慣性，大大提高了動態(tài)響應(yīng)性能和定位精度；同時，提高了可靠性，節(jié)約了成本，使制造和維護更加簡單。它的初級階段可以直接成為機制的一部分，這種獨特的組合使這種優(yōu)勢進一步體現(xiàn)。

    2。高加速度。這是一種直線電機驅(qū)動，與其他絲杠、同步帶和齒條驅(qū)動相比有顯著的優(yōu)勢。

 

    3。適用于高速直線運動。因為沒有離心力的約束，普通材料也可以達到更高的速度。如果使用氣墊或磁墊來保持一次和二次之間的間隙，在運動過程中不會有機械接觸，所以在運動部件中不會有摩擦和噪音。這樣既不磨損傳動部件，又能大大降低機械損耗，避免由拖纜、電纜、齒輪、滑輪等引起的噪音，從而提高整體效率。

 

    4。一次繞組利用率高。在管式直線感應(yīng)電動機中，一次繞組為餅形，無端部繞組，故繞組利用率高。

 

    5。無側(cè)緣效應(yīng)。橫向效應(yīng)是指橫向斷開所引起的邊界磁場的減弱，而圓柱直線電機沒有橫向斷開，所以磁場沿圓周均勻分布。

 

    6。克服單側(cè)磁引力的問題是很容易的。徑向拉力相互抵消，基本不存在單邊磁力問題。

 

    7。易于調(diào)節(jié)和控制。通過調(diào)節(jié)電壓或頻率，或改變二次材料，可以得到不同的速度和電磁推力，適用于低速往復(fù)運行。

 

    8。適應(yīng)性強。直線電機一次鐵芯采用環(huán)氧樹脂密封，耐腐蝕、防潮性能好，在潮濕、粉塵、有害氣體環(huán)境中使用方便；此外，它可以設(shè)計成各種結(jié)構(gòu)形式，以滿足不同的情況下的需要。

 

    直線電機的發(fā)展

 

    1840

 

    Wheatsone開始提出并制作一個初級的直線電機。

 

    1905

 

    有兩個人提出用直線電機作為列車的推進機構(gòu)，一個是把主電機放在軌道上，另一個是把主電機放在車底上。這些建議無疑是對當時直線電機研究領(lǐng)域的研究者的一種激勵，因此許多國家的研究者都對這些研究工作進行了投入。1917年，第一個圓柱形直線電機出現(xiàn)。實際上，它是一種帶初級線圈的直流磁阻電機。人們試圖用它作為導彈發(fā)射裝置，但它的發(fā)展并沒有超出模型階段。

 

    1940-1955

 

    在實驗的基礎(chǔ)上，一些發(fā)達國家的研究人員進行了一些實驗應(yīng)用。1945年，西屋電氣公司首次成功研制出一種用于電動牽引飛機的彈射器。以7400kw直線電機為動力，在4。1秒內(nèi)成功實現(xiàn)了一架重量4535kg的噴氣式飛機從靜止速度188km/h加速到165m行程時間。其成功的試驗使直線電機可靠等優(yōu)點受到了應(yīng)有的重視。電磁泵是由直線電機制成，用于泵送鉀、鈉等液態(tài)金屬，是為滿足核動力的需要而設(shè)計的。1954年，英國皇家飛機制造公司做了一個導彈發(fā)射裝置使用一個兩國平直流直線電機，1600km/h的速度。在這個階段，值得一提的是，LIM，高速列車的傳動裝置，高度重視并計劃被所有國家實現(xiàn)。

 

    1965

 

    隨著控制技術(shù)和材料性能的顯著提高，采用直線電機的實用設(shè)備逐漸發(fā)展起來，如采用直線電機的MHD泵、自動繪圖儀、磁頭定位驅(qū)動裝置、唱機、縫紉機、空壓機、輸送裝置等。

 

    自1971年以來

 

    從1971年到現(xiàn)在，Lim終于進入了一個獨立應(yīng)用的時代。在這個時代，應(yīng)用各種LIM一直在快速提升，和許多設(shè)備和產(chǎn)品的實用價值，如鋼管輸送機由LIM，煤炭傳送帶，起重機，空壓機，燙金機，擔架，各種電動門、電動門的窗戶，電動紡織機械等。尤其令人欣慰的是，直線電機驅(qū)動的磁懸浮列車速度已超過500km/h，接近航空飛行速度，總測試距離已達幾十萬公里。