直線電機(jī)的分類

1、三三.分類分類 按結(jié)構(gòu)形式分類扁平型長(zhǎng)初級(jí)短初級(jí)單邊型雙邊型短初級(jí)圓盤型圓弧型圓弧型u 圓筒型直線電機(jī)外形如旋轉(zhuǎn)電機(jī)的圓柱形直線電機(jī)，需要時(shí)可做成既有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又有直線運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)直線電機(jī)。u 圓盤型直線電機(jī)雖也做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但與普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比有兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：力矩與旋轉(zhuǎn)速度可以通過(guò)多臺(tái)初級(jí)組合的方法或通過(guò)初級(jí)在圓盤上的徑向位置來(lái)調(diào)節(jié)；無(wú)需通過(guò)齒輪減速箱就能得到較低的轉(zhuǎn)速，電機(jī)噪聲和振動(dòng)很小。u 圓弧型直線電機(jī)也具有圓盤型的特點(diǎn)，兩者的主要區(qū)別在于次級(jí)的形式和初級(jí)對(duì)次級(jí)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)有所不同。l 按功能用途分類種類種類衡量指標(biāo)衡量指標(biāo)應(yīng)用應(yīng)用力電機(jī)力電機(jī)推力推力/功率比功率比閥門開(kāi)閉，門窗移動(dòng)，機(jī)械手操作

2、，推車閥門開(kāi)閉，門窗移動(dòng)，機(jī)械手操作，推車等等功電機(jī)功電機(jī)效率、功率因數(shù)效率、功率因數(shù)高速磁懸浮列車，高速運(yùn)行的輸送線高速磁懸浮列車，高速運(yùn)行的輸送線能電機(jī)能電機(jī)能效率（輸出動(dòng)能能效率（輸出動(dòng)能/電電源提供的電能）源提供的電能）導(dǎo)彈、魚雷的發(fā)射，飛機(jī)的起飛，沖擊、導(dǎo)彈、魚雷的發(fā)射，飛機(jī)的起飛，沖擊、碰撞等試驗(yàn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)碰撞等試驗(yàn)機(jī)的驅(qū)動(dòng)l 按工作原理分類原則上對(duì)于每一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)都有其相應(yīng)的直線電機(jī)按照工作原理來(lái)區(qū)分可以分兩大方面：直線電動(dòng)機(jī)和直線驅(qū)動(dòng)器。具體分類見(jiàn)圖1。直線電動(dòng)機(jī)直線電動(dòng)機(jī)直線驅(qū)動(dòng)器直線驅(qū)動(dòng)器交流直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（交流直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（LIM）交流直線同步電動(dòng)機(jī)（交流直線同步電動(dòng)機(jī)（

3、LSM）電磁式（電磁式（EM）LSM永磁式（永磁式（PM）LSM可變阻抗（可變阻抗（VR）LSM混合式（混合式（HB）LSM超導(dǎo)體（超導(dǎo)體（SC）LSM直線直流電動(dòng)機(jī)（直線直流電動(dòng)機(jī)（LDM）電磁式電磁式LDM永磁式永磁式LDM無(wú)刷無(wú)刷LDMVR形形LPMPM形形LPM直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（LPM）混合式直線電動(dòng)機(jī)（混合式直線電動(dòng)機(jī)（LHM）直線振蕩電動(dòng)機(jī)（直線振蕩電動(dòng)機(jī)（LOM）直線電磁螺線管電動(dòng)機(jī)（直線電磁螺線管電動(dòng)機(jī)（LES）直線電磁泵（直線電磁泵（LEP）直線超聲波電動(dòng)機(jī)（直線超聲波電動(dòng)機(jī)（LUM）直線發(fā)電機(jī)（直線發(fā)電機(jī)（LG）1.直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)1.1主要類型和

4、結(jié)構(gòu) 直線感應(yīng)電機(jī)主要有兩種型式，即平板型和管型。平板型電機(jī)可以看作是由普通的旋轉(zhuǎn)感應(yīng)(異步)電動(dòng)機(jī)直接演變而來(lái)的。圖1-1(a)表示一臺(tái)旋轉(zhuǎn)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，設(shè)想將它沿徑向剖開(kāi)，并將定、轉(zhuǎn)子圓周展成直線，如圖1-1(b)，這就得到了最簡(jiǎn)單的平板型直線感應(yīng)電機(jī)。 圖 1 - 1 直線電機(jī)的形成(a) 旋轉(zhuǎn)電機(jī)； (b) 直線電機(jī) 1.1.1初級(jí)和次級(jí)由定子演變而來(lái)的一側(cè)稱作初級(jí)，初級(jí)鐵心也是由硅鋼片疊成的，面開(kāi)有槽，三相(或單相)繞組嵌置于槽內(nèi)。 1)扁平式初級(jí)結(jié)構(gòu) 2)圓筒式初級(jí):一般由用硅鋼加工成具有凹槽的圓環(huán)組成，裝配時(shí)四周用螺栓拉緊 由轉(zhuǎn)子演變而來(lái)的一側(cè)稱作次級(jí)。1）扁平型直線電機(jī) 柵型次

5、級(jí)一般是在鋼板上開(kāi)槽，在槽中嵌入銅條(或鑄鋁)，然后用銅帶在兩端短接而成。 鋼次級(jí)或磁性次級(jí)鋼既起導(dǎo)磁作用，又起導(dǎo)電作用.由于鋼的電阻率較大，故鋼次級(jí)直線電機(jī)的電磁性能較差，且法向吸力也大(約為推力的10倍左右)。復(fù)合次級(jí)鋼板上復(fù)合一層銅板(或鋁板)。銅(鋁)次級(jí)或非磁性次級(jí):用于雙邊型直線電機(jī)中2）圓筒型直線電機(jī) 圓筒式直線電機(jī)，次級(jí)一般是厚壁鋼管，為了提高單位體積所產(chǎn)生的起動(dòng)推力，可以在鋼管外圓覆蓋一層12mm厚的銅管或鋁管，成為復(fù)合次級(jí)，或者在鋼管上嵌置銅環(huán)或澆鑄鋁環(huán)，成為類似于籠型的次級(jí)。嵌置銅環(huán)或鋁環(huán)的圓筒式次級(jí)直線電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方式可以是固定初級(jí)，讓次級(jí)運(yùn)動(dòng)，此稱為動(dòng)次級(jí)；相反，也可以

6、固定次級(jí)而讓初級(jí)運(yùn)動(dòng)，則稱為動(dòng)初級(jí)。 1.1.2氣隙 直線電機(jī)的氣隙相對(duì)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的氣隙要大得多，主要是為了保證在長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)中，初級(jí)與次級(jí)之間不致摩擦。 復(fù)合次級(jí)和銅(鋁)次級(jí)：因?yàn)殂~或鋁均屬非磁性材料，其導(dǎo)磁性能和空氣相同，故：電磁氣隙=機(jī)械氣隙(單純的空氣隙)+銅板或鋁板厚度直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)氣隙大，功率因數(shù)低1-3行波磁場(chǎng) 1.2直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的基本原理 直線電機(jī)是由旋轉(zhuǎn)電機(jī)演變而來(lái)的， 因而當(dāng)初級(jí)的多相繞組中通入多相電流后， 也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)氣隙基波磁場(chǎng)，但是這個(gè)磁場(chǎng)的磁通密度波B是直線移動(dòng)的，故稱為行波磁場(chǎng)。 行波的移動(dòng)速度與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在定子內(nèi)圓表面上的線速度是一樣的，即為，稱為同步速度

7、。fTvs22為極距，f為電源頻率 在行波磁場(chǎng)切割下，次級(jí)導(dǎo)條將產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和電流，所有導(dǎo)條的電流和氣隙磁場(chǎng)相互作用，便產(chǎn)生切向電磁力。如果初級(jí)是固定不動(dòng)的，那末次級(jí)就順著行波磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的方向作直線運(yùn)動(dòng)。若次級(jí)移動(dòng)的速度用v表示，則滑差率ssvvvs次級(jí)移動(dòng)速度)1 (2)1 (sfvsvs 此式表明改變極距或電源頻率都可改變直線感應(yīng)電機(jī)的速度。與旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣，改變直線電機(jī)初級(jí)繞組的通電相序，可改變電機(jī)運(yùn)動(dòng)的方向，因而可使直線電機(jī)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。1-4管型直線感應(yīng)電機(jī)的形成(a) 平板型； (b) 管型1-5直線感應(yīng)電機(jī)的線圈(a) 菱形； (b) 餅式1-6兩相管型直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 2.直線直流

8、電機(jī)直線直流電機(jī)根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)（或磁通）源的不同，直線直流電動(dòng)機(jī)可分為永磁式和電磁式兩大類。永磁式是采用永久磁鐵作磁通源，而電磁式是用直流電流來(lái)激勵(lì)的。永磁式直線直流電動(dòng)機(jī)容易達(dá)到無(wú)刷無(wú)接觸運(yùn)行。但永磁材料由于質(zhì)硬，很難進(jìn)行機(jī)械加工，因而一般來(lái)說(shuō)永磁式電動(dòng)機(jī)的制造成本比電磁式高。而電磁式比永磁式多了一項(xiàng)激磁損耗。直線直流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)分類如圖5-2所示。2.1永磁式直線直流電動(dòng)機(jī) 圖(c)所示結(jié)構(gòu)是采用永久磁鐵移動(dòng)的型式。 在一個(gè)軟鐵框架上套有線圈，該線圈的長(zhǎng)度要包括整個(gè)行程。顯然，當(dāng)這種結(jié)構(gòu)形式的線圈流過(guò)電流時(shí)，不工作的部分要白白消耗能量。為了降低電能的消耗，可將線圈外表面進(jìn)行加工使銅裸露出來(lái)

9、，通過(guò)安裝在磁極上的電刷把電流饋入線圈中(如圖中虛線所示)。這樣，當(dāng)磁極移動(dòng)時(shí)，電刷跟著滑動(dòng)，可只讓線圈的工作部分通電。但由于電刷存在磨損，故降低了可靠性和壽命。 永磁式直線直流電動(dòng)機(jī)可做成動(dòng)線圈型（簡(jiǎn)稱動(dòng)圈型）如圖(c)所示；也可做成動(dòng)磁鐵型（簡(jiǎn)稱動(dòng)鐵型）如圖（b）所示。圖(b)所示的結(jié)構(gòu)是在軟鐵架兩端裝有極性同向放置的兩塊永久磁鐵，通電線圈可在滑道上作直線運(yùn)動(dòng) 這種結(jié)構(gòu)具有體積小，成本低和效率高等優(yōu)點(diǎn)。動(dòng)圈型動(dòng)鐵型需要一個(gè)固定的長(zhǎng)電樞，電樞繞組用銅量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；移動(dòng)系統(tǒng)重量也較大，慣性大，消耗功率多。優(yōu)點(diǎn)是電機(jī)行程可做得很長(zhǎng)，又可做成無(wú)接觸式直線直流電動(dòng)機(jī)。目前，實(shí)際生產(chǎn)中動(dòng)圈型用得很多

10、。2.2電磁式直線直流電動(dòng)機(jī) 任何一種永磁式直線直流電動(dòng)機(jī)都可改為電磁式直線直流電動(dòng)機(jī)，這只要把永久磁鐵改換成相應(yīng)的電磁鐵就可以了。5-6所示的電磁式動(dòng)圈型直線直流電動(dòng)機(jī)。對(duì)于動(dòng)圈型直線直流電動(dòng)機(jī)，電磁式的成本要比永磁式低得多，這是因?yàn)椋?1.永磁式動(dòng)圈型直線直流電動(dòng)機(jī)需要在電機(jī)整個(gè)行程上鋪上一層價(jià)格昂貴的永磁鐵，電磁式只需要使用一般材料的激磁線圈通以直流電就可產(chǎn)生所需要的磁動(dòng)勢(shì)。 2.永磁材料質(zhì)硬，機(jī)械加工困難，加工費(fèi)用大。 3.電磁式可通過(guò)串、并聯(lián)激磁繞組和附加補(bǔ)償繞組等方法使電機(jī)性能得到改善，而永磁式就缺少這種靈活性。電磁式動(dòng)極型（或動(dòng)鐵式）直線直流電動(dòng)機(jī)大多做成多極式，如圖5-7所示。電樞繞組是一個(gè)環(huán)繞在鐵心上的單層線圈。在線圈外表面的某一側(cè)面用機(jī)械加工的方法去掉銅線上的漆膜，使銅線這個(gè)側(cè)面裸露出來(lái)，形成直線直流電動(dòng)機(jī)的“整流子”。電刷安裝在動(dòng)極上隨動(dòng)極運(yùn)動(dòng)。電刷在剝出漆皮的電樞線圈表面上滑動(dòng)就相當(dāng)于