直線電機原理

直線電機是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉(zhuǎn)電機按徑向剖開，并展成平面而成。

按結(jié)構(gòu)形式分類：

根據(jù)不同的使用場合，直線電機的結(jié)構(gòu)形式和分為：

（平板式直線電機）

（U 形直線電機）

（圓筒式直線電機）

應(yīng)    用

直線電機主要應(yīng)用于三個方面：一是應(yīng)用于自動控制系統(tǒng)，這類應(yīng)用場合比較多；其次是作為長期連續(xù)運行的驅(qū)動電機；三是應(yīng)用在需要短時間、短距離內(nèi)提供巨大的直線運動能的裝置中。

按應(yīng)用場合對性能參數(shù)的要求不同分類：

①高推力（高推力、大位移）直線電機：其典型應(yīng)用行業(yè)有高速、高精數(shù)控機床、高速加工中心和并聯(lián)（桿機構(gòu)）機床等；其他高速、高精且需要高推力、大位移的場合，如飛行模擬器、彈射器，加速滑軌等。

②高響應(yīng)（高頻響、小位移）直線電機：其典型應(yīng)用行業(yè)有往返頻率高、位移小、推力不高的各類精密機床。

直線電機的特點：

        在直線電機出現(xiàn)以前，所有直線運動不得不從旋轉(zhuǎn)機械通過使用滾珠或滾柱絲杠或帶或滑輪轉(zhuǎn)換而來。對許多應(yīng)用，如遇到大負載而且驅(qū)動軸是豎直面的。這些方法仍然是最好的。然而，直線電機比機械系統(tǒng)比有很多獨特的優(yōu)勢，如非常高速和非常低速，高加速度，幾乎零維護（無接觸零件），高精度，無空回。完成直線運動只需電機無需齒輪，聯(lián)軸器或滑輪，對很多應(yīng)用來說很有意義的，把那些不必要的，減低性能和縮短機械壽命的零件去掉了。

1.結(jié)構(gòu)簡單。直線電機不需要經(jīng)過中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)而直接產(chǎn)生直線運動，使結(jié)構(gòu)大大簡化，運動慣量減少，動態(tài)響應(yīng)性能和定位精度大大提高；同時也提高了可靠性，節(jié)約了成本，使制造和維護更加簡便。它的初次級可以直接成為機構(gòu)的一部分，這種獨特的結(jié)合使得這種優(yōu)勢進一步體現(xiàn)出來。

2.適合高速直線運動。因為不存在離心力的約束，普通材料亦可以達到較高的速度。而且如果初、次級間用氣墊或磁墊保存間隙，運動時無機械接觸，因而運動部分也就無摩擦和噪聲。這樣，傳動零部件沒有磨損，可大大減小機械損耗，避免拖纜、鋼索、齒輪與皮帶輪等所造成的噪聲，從而提高整體效率。泰科貝爾直線電機最大速度可達20m/s。

3.初級繞組利用率高。在直線感應(yīng)電機中，初級繞組是餅式的，沒有端部繞組，因而繞組利用率高。

4.無橫向邊緣效應(yīng)。橫向效應(yīng)是指由于橫向開斷造成的邊界處磁場的削弱，而圓筒型直線電機橫向無開斷，所以磁場沿周向均勻分布。

5.容易克服單邊磁拉力問題。徑向拉力互相抵消，基本不存在單邊磁拉力的問題。

6.易于調(diào)節(jié)和控制。通過調(diào)節(jié)電壓或頻率，或更換次級材料，可以得到不同的速度、電磁推力，適用于低速往復(fù)運行場合。

9.精度方面。直線電機因傳動機構(gòu)簡單，定位精度、重復(fù)精度，通過位置檢測反饋控制都會較“旋轉(zhuǎn)伺服電機滾珠絲杠”高，且容易實現(xiàn)。直線電機定位精度可達±0.1μm，甚至更高。而“旋轉(zhuǎn)伺服電機滾珠絲杠”最高只能達到10μm。

10.速度方面。直線電機具有相當大的優(yōu)勢，直線電機速度達到5m/s時，加速度達到10g；而滾珠絲杠速度為2m/s時，加速度為僅為1.5g。從速度上和加速度的對比上，直線電機具有相當大的優(yōu)勢，而且直線電機在成功解決發(fā)熱問題后速度還會進一步提高，而“旋轉(zhuǎn)伺服電機滾珠絲杠”在速度上卻受到限制很難再提高較多。

11.壽命方面。直線電機因運動部件和固定部件間有安裝間隙，無接觸，不會因動子的高速往復(fù)運動而磨損，長時間使用對運動定位精度無變化，適合高精度的場合。滾珠絲杠則無法在高速往復(fù)運動中保證精度，因高速摩擦，會造成絲杠螺母的磨損，影響運動的精度要求。對高精度的需求場合無法滿足。