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什么是直线电机?直线电机的工作原理

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2019-02-25 08:08【

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直线电机(linear motion actuator)


一般电动机工作时都是转动的.但是用旋转的电机驱动的交通工具(比如电动机车和城市中的电车等)需要做直线运动,用旋转的电机驱动的机器的一些部件也要做直线运动,这就需要增加把旋转运动变为直线运动的一套装置,能不能直接运用直线运动的电机来驱动,从而省去这套装,人们就提出了这个问题,现在已制成了直线运动的电动机,即直线电机。


什么是直线电机


直线电机也称线性电机,线性马达,直线马达,推杆马达。最常用的直线电机类型是平板式和U 型槽式,和管式。 线圈的典型组成是三相,有霍尔元件实现无刷换相。

现代先进的驱动技术主要分为两大类:一类为电磁式的,另一类则为非电磁式的。

电磁类的现代先进的驱动技术主要由现代电磁类驱动器与现代控制系统组成,它的驱动器包括传统改进型的电磁驱动器与新发展型的电磁驱动器。它们中有旋转的、直线的、磁浮的、电磁发射的等等。

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。

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通过中问任何转换装置的新颖电机,它具有系统结构简单、磨损少、噪声低、组合性强、维护方便等优点。旋转电机所具有的品种,直线电机几乎都有相对应的品种。

直线电机结构示意图如下图所示。直线电机是将传统圆筒型电机的初级展开拉直,变初级的封闭磁场为开放磁场,而旋转电机的定子部分变为直线电机的初级,旋转电机的转子部分变为直线电机的次级。

 

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直流电机结构图 

如果初级是固定不动的,次级就能沿着行波磁场运动的方向做直线运动。即可实现高速机床的直线电机直接驱动的进给方式,把直线电机的初级和次级分别直接安装在高速机床的工作台与床身上。由于这种进给传动方式的传动链缩短为0,被称为机床进给系统的“零传动”。

 

直线电机的工作原理

 

一般电动机工作时都是转动的。但是用旋转的电机驱动的交通工具(比如电动机车和城市中的电车等)需要做直线运动,用旋转的电机驱动的机器的一些部件也要做直线运动。这就需要增加把旋转运动变为直线运动的一套装置。能不能直接运用直线运动的电机来驱动,从而省去这套装呢?几十年前人们就提出了这个问题。现在已制成了直线运动的电动机,即直线电机。 

直线电机的原理并不复杂.设想把一台旋转运动的感应电动机沿着半径的方向剖开,并且展平,这就成了一台直线感应电动机。在直线电机中,相当于旋转电机定子的,叫初级;相当于旋转电机转子的,叫次级,初级中通以交流,次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。

这时初级要做得很长,延伸到运动所需要达到的位置,而次级则不需要那么长,实际上,直线电机既可以把初级做得很长,也可以把次级做得很长;既可以初级固定、次级移动,也可以次级固定、初级移动。

直线感应电动机是由旋转电动机演变而来。当一次侧的三相(或多相)绕组通入对称正弦交流电流时,会产生气隙磁场。当不考虑由于铁芯两端开断而引起的纵向边缘效应时,这个气隙磁场的分布情况与旋转电动机相似,沿着直线方向按正弦规律分布。 

但它不是旋转而是沿着直线平移,称为行波磁场(如图6中1曲线所示)。显然行波磁场的移动速度与旋转磁场在定子内圆表面上的线速度是一样的,行波磁场移动的速度称为同步速度。

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(1:行波磁场,2:二次侧,3:一次侧)


 

式中:

D——旋转电动机定手内圆周的直径;

t——极距,t=πD/2p;

P——极对数;

f1——电源的频率。


行波磁场切割二次侧导条,将在导条中产生感应电动势和电流,导条的电流和气隙磁场相互作用,产生切向电磁力。如果一次侧固定不动,则二次侧便在这个电磁力的作用下,顺着行波磁场的移动方向作直线运动。若二次侧移动的速度用v表示,转差率用s表示,则有

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电动状态时,s在0~1之间。

二次侧移动速度为:

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可见,改变极距或电源频率,均可改变二次侧移动的速度;改变一次绕组中通电相序,可改变二次侧移动的方向。

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