直線電機(jī)是近年來國(guó)內(nèi)外積極研發(fā)的電機(jī)之一，因?yàn)樗鼰o需任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)即可產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，從而使整個(gè)裝置或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、精度高、效率高等。

 

直線電動(dòng)機(jī)的類型很多，從原理上講，每一種旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)都有與之相對(duì)應(yīng)的直線電動(dòng)機(jī)。直線電動(dòng)機(jī)按其工作原理分為：直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線直流電動(dòng)機(jī)等。

 

一、直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)

 

（一）主要類型和基本結(jié)構(gòu)

 

直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)主要有扁平型、圓筒型和圓盤型三種型式，其中扁平型應(yīng)用最為廣泛。

 

直線電機(jī)可以看作是旋轉(zhuǎn)電機(jī)的發(fā)展。假設(shè)扁平線性感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可以通過沿徑向切割旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)并將圓周擴(kuò)展成直線來獲得。由定子演變而來的一側(cè)稱為一次側(cè)，由轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)稱為二次側(cè)。

 

進(jìn)化直線感應(yīng)電機(jī)的初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)的長(zhǎng)度相等。由于操作期間初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，假設(shè)初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)在運(yùn)動(dòng)開始時(shí)精確對(duì)準(zhǔn)，在運(yùn)動(dòng)期間，一次側(cè)和二次側(cè)之間的電磁耦合越來越小，影響正常運(yùn)行。為了確保初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間的電磁耦合在所需的沖程范圍內(nèi)總是相同的，在實(shí)際應(yīng)用中初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)必須制造成不同的長(zhǎng)度。當(dāng)然，初級(jí)側(cè)可以短，次級(jí)側(cè)可以長(zhǎng)，初級(jí)側(cè)可以長(zhǎng)，次級(jí)側(cè)可以短。前者稱為短初級(jí)側(cè)，后者稱為長(zhǎng)初級(jí)側(cè)。如圖4-16所示。由于短一次側(cè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本和運(yùn)行成本較低，一般采用短一次側(cè)。

 

扁平直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在次級(jí)側(cè)的一側(cè)只有一個(gè)初級(jí)側(cè)，這種類型的結(jié)構(gòu)稱為單面型。它最大的特點(diǎn)是在初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)之間有很大的法向吸力，這在大多數(shù)情況下是不希望的。如果初級(jí)側(cè)安裝在次級(jí)側(cè)的兩側(cè)，那么這個(gè)法向吸力就可以互相抵消，這種結(jié)構(gòu)型式稱為雙邊型。
 

 

扁平直線感應(yīng)電機(jī)的一次側(cè)鐵芯由硅鋼片層疊而成，與二次側(cè)相對(duì)的一側(cè)設(shè)有放置繞組的槽。初級(jí)繞組可以是單相、兩相、三相或多相的。次級(jí)側(cè)有兩種結(jié)構(gòu)，一種是網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，例如旋轉(zhuǎn)電機(jī)的籠狀結(jié)構(gòu)。二次側(cè)鐵芯上開有槽，槽內(nèi)放置有導(dǎo)向條，兩端用端部導(dǎo)體連接所有槽內(nèi)導(dǎo)向條。另一種是固體結(jié)構(gòu)，即采用整塊均勻的金屬材料，分為非磁性二次側(cè)和鋼二次側(cè)，非磁性二次側(cè)導(dǎo)電性好，一般為銅或鋁。

 

 

2．圓筒型（管型）

 

所示為扁平型直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，將它沿著和直線運(yùn)動(dòng)相垂直的方向卷成筒形，就形成圓筒型直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，所示。在某些特殊的場(chǎng)合，這種電機(jī)還可以做成既有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又有直線運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)直線電動(dòng)機(jī)，旋轉(zhuǎn)直線的運(yùn)動(dòng)體既可以是一次側(cè)，也可以是二次側(cè)。

3．圓盤型

園盤型平行線磁感應(yīng)電機(jī)，它的再次側(cè)制成偏平的園盤樣子，并可以繞歷經(jīng)圓心點(diǎn)的軸隨意旋轉(zhuǎn)，將多次側(cè)放到再次側(cè)園盤挨近邊緣的平面圖上，使園盤受切向大作轉(zhuǎn)動(dòng)健身運(yùn)動(dòng)。多次側(cè)能夠是單雙面的，還可以是兩面的。雖然它也旋轉(zhuǎn)，但其工作原理和設(shè)計(jì)方法與平面直線感應(yīng)電機(jī)相同，所以它仍然屬于直線電機(jī)的范疇。與普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn):

（1）力矩與旋轉(zhuǎn)速度可以通過多臺(tái)一次側(cè)組合的方式或通過一次側(cè)在圓盤上的徑向位置來調(diào)節(jié)。

 

（2）無需通過齒輪減速箱就能得到較低的速度，因而電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲很小。