直线电机工作原理

本文格式为Word版，下载可任意编辑直线电机工作原理 所谓直线电动机就是利用电磁作用原理，将电能直接转换直线运动动能的设备。在实际的应用中，为了保证在整个行程之内初级与次级之间的耦合保持不变，一般要将初级与次级制造成不同的长度。直线电动机与旋转电动机类似，通入三相电流后，也会在气隙中产生磁场，假如不考虑端部效应，磁场在直线方向呈正弦分布，只是这个磁场是平移而不是旋转的，因此称为行波磁场。行波磁场与次级相互作用便产生电磁推力，这就是直线电动机运行的基本原理。由于直线电动机和旋转电动机之间存在以上对应关系，因此每种旋转电动机都有相对应的直线电动机，但直线电动机的结构形式比旋转电动机更敏捷。直线电动机按工作原理可分为：直线直流电动机、直线感应电动机、直线同步电动机、直线步进电动机、直线压电电动机及直线磁阻电动机：按结构形式可分为平板式、U形及圆筒式。图1-2所示的a和b分别表示了一台旋转电动机和一台扁平型直线电动机。直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种演化，它可看作是将一台旋转电机沿径向剖开，然后将电机的圆周展成直线，如图1-3所示。这样就得到了由旋转电机演化而来的最原始的直线电机。由定子演化而来的一侧称为初级或原边，由转子演化而来的一侧称为次级或副边。 图1-3中演化而来的直线电机，其初级和次级长度是相等的，由于在运行时初级与次级之间要作相对运动，假如在运动开头时，初级与次级正好对齐，那么在运动中，初级与次级之间相互耦合的部分越来越少，而不能正常运动。为了保证在所需的行程范围内，初级与次级之间的耦合能保持不变，因此实际应用时，是将初级与次级制造成不同的长度。在直线电机制造时，既可以是初级短、次级长，也可以是初级长、次级短，前者称作短初级长次级，后者称为长初级短次级。但是由于短初级在制造成本上，运行的费用上均比短次级低得多，因此，目前除特别场合外，一般均采纳短初级，见图1-4所示。 上述介绍的直线电机称为扁平型直线电机，是目前应用最广泛的，除了上述扁平型直线电机的结构形式外，直线电机还可以做成圆筒型（也称管型）结构，它也可以看作是由旋转电机演化过来的，其演化的过程如图1-6所示。 旋转电机通过钢绳、齿条、皮带等转换机构转换成直线运动，这些转换机构在运行中，其噪音是不行避开的，而直线电机是靠电磁推力驱动装置运行的，故整个装置或系统噪声很小或无噪声，运行环境好。图1-6a中表示一台旋转式电机以及定子绕组所构成的磁场极性分布状况，图1-6b表示转变为扁平型直线电机后，初级绕组所构成的磁场极性分布状况，然后将扁平型直线电机沿着和直线运动相垂直的方向卷接成筒形，这样就构成图1-6c所示的圆筒型直线电机。此外，直线电机还有弧型和盘型结构。所谓弧型结构，就是将平板型直线电机的初级沿运动方向改成弧型，并安放于园柱形次级的柱面外侧，如图1-7所示。 图1-8是圆盘型直线电机，该电机把次级做成一片圆盘（铜或铝，或铜、铝与铁复合），将初级放在次级圆盘靠近外缘的平面上，盘型直线电机的初级可以是双面的，也可以是单面的。弧型和盘型直线电机的运动实际上是一个圆周运动，如图中的箭头所示，然而由于它们的运行原理和设计方法与扁平型直线电机结构相像，故仍归入直线电机的范畴。 第 2 页 共 2 页