電機(jī)學(xué)chap12_直線電動(dòng)機(jī)課件

1、 直線電動(dòng)機(jī)12.直線電動(dòng)機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材12.直線電動(dòng)機(jī)直線電動(dòng)機(jī)簡介 直線電動(dòng)機(jī)是一種直接將電能轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)械。省卻了中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，并具有速度范圍寬、推力大、精度高等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于生活生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及軍事等領(lǐng)域。 從工作原理來看，前面介紹過的直流電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等均可改制成直線電機(jī)?，F(xiàn)以應(yīng)用較廣的交流感應(yīng)直線電動(dòng)機(jī)為例來說明直線電動(dòng)機(jī)的形成、工作原理和基本構(gòu)造。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材12.直線電動(dòng)機(jī)直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作原理圖121 直線電動(dòng)機(jī)的形成a) 籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)b) 直線電動(dòng)機(jī)從工作原理來看，前面介紹過的直流

2、電動(dòng)機(jī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等均可改制成直線電機(jī)。圖101a所示為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的原理結(jié)構(gòu)剖面圖，如想像將它徑向切開，并展成如圖101b的直線狀，即為一直線電動(dòng)機(jī)。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材12.直線電動(dòng)機(jī)(續(xù)) 原來的定子一側(cè)現(xiàn)改稱一次側(cè)，原來轉(zhuǎn)子一側(cè)改稱為二次側(cè)。轉(zhuǎn)子的名稱不能再用了，因?yàn)樗晦D(zhuǎn)動(dòng)。一次側(cè)和二次側(cè)中任一側(cè)可以是固定不動(dòng)的稱為定子，另一可以直線運(yùn)動(dòng)的稱為“動(dòng)子”。圖中的定子三相分布繞組中通以三相電流時(shí)，與普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相似，將激勵(lì)一個(gè)從電流領(lǐng)前相轉(zhuǎn)向電流滯后相的磁場。在普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中即為圓形旋轉(zhuǎn)磁場，而今定子繞組沿直線敷設(shè)磁場便是等幅的行波磁場，其平移

3、速度為vs，其單位是m/s。式中，為極距(m)。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材12.直線電動(dòng)機(jī)(續(xù)) 圖中動(dòng)子為二次側(cè)，可以與籠型轉(zhuǎn)子相似，動(dòng)子為直線運(yùn)動(dòng)，故支撐的為平面滑動(dòng)軸承。 行波磁場在二次側(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢和電流，電流與行波磁場作用在動(dòng)子上產(chǎn)生電磁力，使動(dòng)子作直線運(yùn)動(dòng)。設(shè)動(dòng)子運(yùn)動(dòng)的速度為v(單位為m/s)，v與vs之差以vs的百分?jǐn)?shù)表示稱為速差率，與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)差率相似，亦以s表示，則有 顯然，與普通感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一樣，直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作范圍為0s1。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材12.直線電動(dòng)機(jī)直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)與其運(yùn)動(dòng)規(guī)律密切相關(guān)在有限長度內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可以水平或垂直運(yùn)動(dòng)12-2

4、 有限長度內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的直線電動(dòng)機(jī)舉例a) 電動(dòng)大門b) 電錘 1一次側(cè)定子 2二次側(cè)動(dòng)子 3彈簧 4支架 5模具普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材12.直線電動(dòng)機(jī)無限制直線運(yùn)動(dòng)。帶金屬的傳輸帶為動(dòng)子。12-3 傳輸帶上的直線電機(jī)1二次側(cè) 2一次側(cè) 3滑輪普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材振蕩式直線運(yùn)動(dòng)。 兩個(gè)晶閘管被控制輪流導(dǎo)通，左右兩側(cè)磁極相應(yīng)輪流被激勵(lì)磁場，由磁阻拉力使動(dòng)子左右振蕩。12.直線電動(dòng)機(jī)12-4 振蕩式直線電機(jī)1一次側(cè)定子 2二次側(cè)動(dòng)子 3勵(lì)磁線圈 4晶閘管普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材直線電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)按工作特點(diǎn)劃分一次側(cè)為動(dòng)子、二次側(cè)為動(dòng)子長一次短二次、短一次長二次單

5、邊型和雙邊型扁平型和管道型12.直線電動(dòng)機(jī)12-5 不同結(jié)構(gòu)的直線電動(dòng)機(jī)a) 雙邊型短一次長二次 b) 單邊型長一次短二次1一次側(cè)2二次側(cè)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材12.直線電動(dòng)機(jī)感應(yīng)式直線電動(dòng)機(jī) 普通感應(yīng)機(jī)12-6一個(gè)簡單的直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)一次繞組展開圖前者鐵心和繞組都是斷開的，而后者鐵心為圓筒形,鐵心及設(shè)置在上面的繞組是連續(xù)的，無頭無尾。圖示三相、14槽、雙層疊繞組，p=2，y=2。由圖可見，槽1、2和13、14中只有一個(gè)圈邊。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材邊端效應(yīng)邊端效應(yīng)是直線電機(jī)特有的不良效應(yīng)，均會(huì)影響電機(jī)的性能12.直線電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)縱向邊端效應(yīng)靜態(tài)縱向邊端效應(yīng)邊端效應(yīng)兩端

6、和中間的互電感因鐵心斷開，繞組不對(duì)稱而不相等動(dòng)子在進(jìn)入和離開鐵心斷開端時(shí)，磁導(dǎo)發(fā)生變化普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材12.直線電動(dòng)機(jī)直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由單個(gè)脈沖控制，其作用原理與普通反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一樣。12-7 步進(jìn)直線電動(dòng)機(jī)(兩相)a) 單邊一次 b) 雙邊一次c) 管形1一次鐵心2一次線圈 3二次鐵心普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材12.直線電動(dòng)機(jī)混合式步進(jìn)直線電動(dòng)機(jī)工作原理一次側(cè)為永久磁鐵PM加上繞有勵(lì)磁線圈的軟鐵，信號(hào)電源為正負(fù)脈沖輪流向線圈供電，每拍定子與動(dòng)子移過1/4個(gè)齒距的直線距離。圖128 混合式步進(jìn)直線電動(dòng)機(jī)工作原理圖a) B加正脈沖信號(hào) b) A加負(fù)脈沖信號(hào) c)

7、B加負(fù)脈沖信號(hào)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材12.直線電動(dòng)機(jī)平面型步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 上述兩臺(tái)混合式步進(jìn)直線電動(dòng)機(jī)正交組合在一起，便成為如圖所示的動(dòng)子可作平面運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。圖129 平面型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)示意圖1齒2槽3x方向直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 4y方向直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材12.直線電動(dòng)機(jī)微動(dòng)直線電機(jī)微動(dòng)直線電機(jī)利用一種特殊的陶瓷材料，利用其逆壓電效應(yīng)，用于電機(jī)中，當(dāng)壓電陶瓷外加電壓，在電場作用下，陶瓷晶體會(huì)發(fā)生變形。圖1210 一種利用壓電陶瓷制成的微動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)a) 換型b) 工作程序普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材12.直線電動(dòng)機(jī)微動(dòng)直線電機(jī)工作原理A、B通電，

8、C不加電壓，保持原長度L，并吸住在V形槽中A保留通電狀態(tài)，B斷電，C加電壓，C長度因逆壓電效應(yīng)伸長，并使B前移 B通電吸住在V形槽中A及C斷電，C恢復(fù)原長度L，拉住A前移A恢復(fù)通電，對(duì)比動(dòng)子前進(jìn)了直線距離。普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材12.直線電動(dòng)機(jī)超聲波電動(dòng)機(jī)原理一端固定的壓電陶瓷，加以高頻電源，它縱向或橫向的伸縮便形成振動(dòng)這個(gè)機(jī)械振動(dòng)通過種種不同的方法可以轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。按此原理構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)，因?yàn)閴弘娞沾傻墓ぷ黝l率可大于20kHz，故稱它為超聲波電動(dòng)機(jī)。12-11 最簡單的將振動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的原理 1壓電陶瓷 2金屬塊 3振動(dòng)片4轉(zhuǎn)子摩擦片普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材12.直線電動(dòng)機(jī)超聲波電動(dòng)機(jī)優(yōu)缺點(diǎn) 超聲波電機(jī)主要應(yīng)用在汽車、照相機(jī)、醫(yī)療機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域。優(yōu)點(diǎn)轉(zhuǎn)速低，直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載動(dòng)作響應(yīng)控制性能好運(yùn)行無噪聲缺點(diǎn)需要高頻電源不能常期連續(xù)工作功率較小，價(jià)格比較高普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材12.直線電動(dòng)機(jī)思考題家用電器如吸塵器、粉碎攪拌機(jī)等的轉(zhuǎn)速往往高于3000r/min，家庭電源均為220V 50Hz的單相電源。試問同步、異步電動(dòng)機(jī)能有這樣高的轉(zhuǎn)速嗎?查看它們的產(chǎn)品說明書，有圖1012所示的接線圖，試分析這種電動(dòng)機(jī)（單相串