一般來說，電動機在工作時是旋轉(zhuǎn)的。但是，由旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動的車輛（如城市中的電動汽車和電動火車）需要作直線運動，由旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動的機器的某些部分也需要作直線運動。這需要一套將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為線性運動的裝置。你能用直線運動直接驅(qū)動的馬達來保存工具箱嗎？幾十年前人們就提出過這個問題?，F(xiàn)在已經(jīng)做了直線運動電機，也就是說，直線電機。

1工作原理。

直線電機是將電能直接轉(zhuǎn)換為直線運動機械能而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置。它可以被看作是一個旋轉(zhuǎn)的馬達，被徑向切割和壓平。

從定子演化而來的一側(cè)稱為一次側(cè)，從轉(zhuǎn)子演化而來的一側(cè)稱為二次側(cè)。在實際應(yīng)用中，一次側(cè)和二次側(cè)的長度不同，以確保一次側(cè)和二次側(cè)之間的耦合在所需的行程范圍內(nèi)保持恒定。直線電機可以是短初級長次級或長初級短次級?？紤]到制造成本和運營成本，目前采用的是短一級二級。

直線電機的工作原理與旋轉(zhuǎn)電機類似。以直線感應(yīng)電動機為例：當(dāng)一次繞組與交流電源連接時，氣隙中產(chǎn)生行波磁場。在行波磁場的切割下，產(chǎn)生電動勢，在氣隙中產(chǎn)生電流。磁場相位產(chǎn)生電磁推力。如果初級是固定的，則次級在推力的作用下線性移動；否則，初級執(zhí)行線性運動。

 

 

直線電機的原理并不復(fù)雜。假設(shè)一個旋轉(zhuǎn)運動的感應(yīng)電動機沿著半徑被切割并扁平，這就變成了一個直線感應(yīng)電動機（圖）。在直線電機中，旋轉(zhuǎn)電機定子的等效物稱為初級；旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子的等效物稱為次級。一次側(cè)在電磁力的作用下沿一次側(cè)直線移動。此時，初選將很長，并延伸到運動需要達到的位置，而二級不需要那么長。實際上，直線電機既可以使一次繞組很長，也可以使二次繞組很長；它可以是一次固定、二次移動、二次固定或一次移動。

 

 

 

 

 

 

2.應(yīng)用程序

 

 

直線電機是一種新型電機，近年來得到了廣泛的應(yīng)用。磁懸浮列車由直線電機驅(qū)動。

 

 

 

 

 

磁懸浮列車是一種全新的列車。在一般列車中，由于車輪與鋼軌之間的摩擦，速度增加，可達到的最大運行速度不超過300公里/小時。磁懸浮列車通過磁力懸浮列車，使列車脫離導(dǎo)軌，以減少摩擦，提高列車速度。這列火車是由直線電機牽引的。直線電機的一級固定在地面上，與導(dǎo)軌一起延伸到遠側(cè)；另一級安裝在列車上。主通道通過，列車沿著導(dǎo)軌前進。列車裝有磁鐵（有些是使用直線電機的線圈）。當(dāng)磁體隨列車移動時，感應(yīng)電流在地上的線圈（或金屬板）中產(chǎn)生，感應(yīng)電流的磁場和列車上的磁體（或線圈）之間的電磁力懸掛在列車上。懸掛式列車的優(yōu)點是運行平穩(wěn)、無顛簸、噪音低、牽引力小。只要幾千千瓦的功率就能使懸掛列車的速度達到550km/h，當(dāng)懸掛列車減速時，磁場的變化減小，感應(yīng)電流也減小，磁場減弱，使懸掛力下降。懸掛列車還配備有車輪裝置。它的輪子像飛機。他們旅行時能及時收車。?？繒r，它們可以放下并支撐列車。為了使大質(zhì)量的列車磁懸浮，需要一個強磁場。實際上，需要高溫超導(dǎo)線圈來產(chǎn)生如此強大的磁場。

 

 

 

 

 

 

直線電機除了用于磁浮列車外，還廣泛應(yīng)用于其它領(lǐng)域，如輸送系統(tǒng)、電錘、電磁攪拌器等。在我國，直線電機也逐步得到推廣和應(yīng)用。直線電機的工作原理雖然不復(fù)雜，但在設(shè)計和制造上有其自身的特點。產(chǎn)品不如旋轉(zhuǎn)電機成熟，需要進一步研究和改進。

 

 

三。直線電機與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機+滾珠絲杠運動系統(tǒng)的比較

 

 

在機床進給系統(tǒng)中，直線電機直接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動的最大區(qū)別在于，消除了電機與工作臺（托架）之間的機械驅(qū)動，機床進給驅(qū)動鏈的長度縮短為零。因此，這種類型的傳輸也稱為“零傳輸”。正是因為這種“零驅(qū)動”模式，才帶來了原旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動方式無法實現(xiàn)的性能指標(biāo)和優(yōu)勢。

 

 

1）高速響應(yīng)

 

 

由于系統(tǒng)中直接取消了響應(yīng)時間常數(shù)較大的機械傳動部件（如絲杠等），使得整個閉環(huán)控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能大大提高，且反應(yīng)靈敏、快速。

 

 

2）準(zhǔn)確度

 

 

該直線傳動系統(tǒng)消除了由絲杠等機械機構(gòu)引起的傳動間隙和誤差，減小了由于傳動系統(tǒng)在插補運動中的延時而引起的跟蹤誤差。通過線性位置檢測反饋控制，可以大大提高機床的定位精度。

 

 

3）動剛度高

 

 

由于采用了“直接驅(qū)動”，避免了中間傳動桿在起動、換擋和換向過程中彈性變形、摩擦磨損和齒隙引起的運動遲滯，提高了傳動剛度。

 

 

4）快速、短加減速

 

 

由于直線電機主要用于磁懸浮列車（高達500公里/小時），所以它被用于機器進給驅(qū)動，以滿足超高速切削的最大速度（需要達到60-100M/min或更高）。當(dāng)然沒問題。由于上述“零傳動”的高速響應(yīng)，大大縮短了加減速過程。為了在起動時達到高速，可以在高速時準(zhǔn)停車。更高的加速度是可用的，通常高達2至10克（g＝9.8 m/s2），而滾珠絲杠驅(qū)動的最大加速度通常僅為0.1至0.5 g。

 

 

5）行程長度不限

 

 

通過在導(dǎo)軌上連接直線電機，行程長度可以無限延長。

 

 

6）動作安靜，噪音低。

 

 

由于消除了傳動螺桿等部件的機械摩擦，導(dǎo)軌可與滾動導(dǎo)軌或磁懸浮導(dǎo)軌（無機械接觸）配合使用，大大降低了運動時的噪音。

 

 

7）高效

 

 

由于沒有中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦?xí)r的能量損失，大大提高了傳動效率。