直线电机即线性电机。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,由霍尔元件实现无刷换相。

1.直线电机结构

 

直线电机是从旋转电机演变而来的。它的基本构成和作用原理与普通旋转电机类似,就如同将旋转电机沿半径方向切开展平而成,其传动方式也就由旋转运动变为直线运动。

一般采用新型整体式换向结构, 三级减振降噪,5000V100P 电容吸纳浪涌脉冲尖峰。

直线电机由动子的内部绕组、磁鉄和磁轨组成。动子是用环氧材料把线圈压成的。而磁轨是把磁铁固定在钢上。

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2.直线电机工作原理

 

由定子演变而来的一侧称为初级,由转子演变而来的一侧称为次级。在实际应用时,将初级和次级制造成不同的长度,以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。直线电机可以是短初级长次级,也可以是长初级短次级。考虑到制造成本、运行费用,以直线感应电动机为例:当初级绕组通入交流电源时,便在气隙中产生行波磁场,次级在行波磁场切割下,将感应出电动势并产生电流,该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。如果初级固定,则次级在推力作用下做直线运动;反之,则初级做直线运动。直线电机的驱动控制技术一个直线电机应用系统不仅要有性能良好的直线电机,还必须具有能在安全可靠的条件下实现技术与经济要求的控制系统。随着自动控制技术与微计算机技术的发展,直线电机的控制方法越来越多。

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3.直线电机的优缺点

 

优点

1、结构简单

直线电机不需要经过中间转换机构而直接产生直线运动,使结构大大简化,运动惯量减少,动态响应性能和定位精度大大提高;同时也提高了可靠性,节约了成本,使制造和维护更加简便。它的初次级可以直接成为机构的一部分,这种独特的结合使得这种优势进一步体现出来。

2、高加速度

这是直线电机驱动,相比其他丝杠、同步带和齿轮齿条驱动的一个显著优势。

3、适合高速直线运动

因为不存在离心力的约束,普通材料亦可以达到较高的速度。而且如果初、次级间用气垫或磁垫保存间隙,运动时无机械接触,因而运动部分也就无摩擦和噪声。这样,传动零部件没有磨损,可大大减小机械损耗,避免拖缆、钢索、齿轮与皮带轮等所造成的噪声,从而提高整体效率。

缺点

1、效率和功率因数较低

管型直线电机的效率和功率因数比同容量的旋转电机要低,特别在低速时。这是由以下原因引起的:它的电磁气隙与极距的比值通常较大,所需的磁化电流也较大,使损耗增加;初级铁芯两端开断,产生纵向边缘效应,从而引起波形畸变等问题,其结果也导致损耗增加。

2、起动推力易受到电压波动的影响

在低速高滑差情况下,往往要求有比较恒定的起动推力,但当电源电压有波动时,起动推力变化很大,因此需要电源电压比较稳定。

3、运行速度范围受到电机极距的限制

当电源频率一定时,电机的运行速度在很大程度上取决于电机的极距,一般极距不能太大,也不能太小,所以它的速度也被限制在某一合适的范围内。在要求低速的传动系统中,就往往需要增加变频设备。

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4.直线电机的应用

 

直线电机主要应用于三个方面:

1、应用于自动控制系统,这类应用场合比较多

2、作为长期连续运行的驱动电机

3、应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中

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