直线电动机的组成_直线电机工作原理

直线电动机的组成_直线电机工作原理

直线电动机是一种能直接将电能转换为直线运动的伺服驱动元件。在交通运输、机械工业和仪器工业中，直线电动机已得到推广和应用。

它为实现高精度、响应快和高稳定的机电传动和控制开辟了新的领域。
原则上对于每一种旋转电动机都有相应的直线电动机，故它的种类很多，但一般按工作原理来区分，可分为直线异步电动机、直线直流电动机和直线同步电动机三种。

由于直线电动机与旋转电动机在原理上基本相同，故下面只简单介绍直线异步电动机，使读者对这类电动机有个基本的认识。

直线异步电动机与鼠笼式异步电动机工作原理完全相同，两者只是在结构形式上有所差别。【直线电动机的组成_直线电机工作原理】

图6.28（b）所示是直线异步电动机的结构示意图，它相当于把旋转异步电动机（如图6.28（a）所示）沿径向剖开，并将定。转子圆周展开成平面。

直线异步电动机的定子一般是初级，而它的转子（动子）则是次级。在实际应用中初级和次级不能做成完全相等长度，而应该做成初、次级长短不等的结构如图6.29（a）、（b）所示。

由于短初级结构比较简单，故一般常采用短初级。

下面以短初级直线异步电动机为例来说明它的工作原理。

直线电动机是由旋转电动机演变而来的，因而当初级的多相绕组通入多相电流后，也会产生一个气隙磁场，这个磁场的磁感应强度 按通电的相序顺序作直线移动，该磁场称为波磁场。显然行波的移动速度与旋转磁场在定子内圆表面的线速度是一样的，这个速度称之为同步线速，用 表示，且

式中

——极距（cm）

f——电源频率（Hz）

在行波磁场切割下，刺激导条将产生感应电势和电流，所有导条的电流和气隙磁场互相作用，产生切向电磁力F。如果初级是固定不动的，那么次级就顺着行波磁场运动的方向作直线运动。

直线异步电动机的推力公式与三相异步电动机转矩公式相类似。即

式（6.24）表明直线异步电动机的速度与电机极距及电源频率成正比，因此，改变极距或电源频率都可以改变电动机的速度。

与旋转电动机一样，改变直线异步电动机初级绕组的通电相序，就可改变电动机运动的方向，从而可使直线电动机作往复运动。

直线异步电动机的机械特性、调速特性等都与交流伺服电动机相似，因此，直线异步电动机的启动和调速以及制动方法与旋转电动机也相同。

直线电动机较之旋转电动机的优点：

（1）直线电动机无需中间传动机构，因而使整个机构得到简化，提高了精度，减少了振动和噪声。【直线电动机的组成_直线电机工作原理】

（2）响应快速。用直线电动机拖动时，由于不存在中间传动机构的惯量和阻力矩的影响，因而加速和减　速时间短，可实现快速启动和正反向运行。

（3）散热良好，额定值高，电流密度可取很大，对启动的限制小。

（4）转配灵活性大，往往可将电机的定子和动子分别与其他电机体合成一体。

直线电动机和旋转电动机相比较，它存在着效率和功率因数低、电源功率大及低速性能差等缺点。

直线电动机主要用于吊车传动、金属传送带、冲压锻压机床以及告诉电力机车等方面。

此外，它还可以　用在悬挂式车辆传动、工件传送系统、车床导轨、门阀的开闭驱动装置等处。

如将直线电动机作为机床工　作台进给驱动装置时，则可将初级（定子）固定在被驱动体（滑板）上，也可以将它固定在基座或床身上。