一、直線電機

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

直線電機也稱線性電機，線性馬達，直線馬達，推桿馬達。

最常用的直線電機類型是平板式和U 型槽式，和管式。

線圈的典型組成是三相，由霍爾元件實現(xiàn)無刷換相。

直線電機經(jīng)常簡單描述為旋轉電機被展平，而工作原理相同。

動子（forcer，rotor）是用環(huán)氧材料把線圈壓縮在一起制成的；磁軌是把磁鐵（通常是高能量的稀土磁鐵）固定在鋼上。

電機的動子包括線圈繞組，霍爾元件電路板，電熱調節(jié)器（溫度傳感器監(jiān)控溫度）和電子接口。

在旋轉電機中，動子和定子需要旋轉軸承支撐動子以保證相對運動部分的氣隙（air gap）。同樣的，直線電機需要直線導軌來保持動子在磁軌產(chǎn)生的磁場中的位置。

和旋轉伺服電機的編碼器安裝在軸上反饋位置一樣，直線電機需要反饋直線位置的反饋裝置--直線編碼器，它可以直接測量負載的位置從而提高負載的位置精度。

直線電機的控制和旋轉電機一樣。像無刷旋轉電機，動子和定子無機械連接（無刷），不像旋轉電機的方面，動子旋轉和定子位置保持固定，直線電機系統(tǒng)可以是磁軌動或推力線圈動（大部分定位系統(tǒng)應用是磁軌固定，推力線圈動）。用推力線圈運動的電機，推力線圈的重量和負載比很小。然而，需要高柔性線纜及其管理系統(tǒng)。用磁軌運動的電機，不僅要承受負載，還要承受磁軌質量，但無需線纜管理系統(tǒng)。

相似的機電原理用在直線和旋轉電機上。相同的電磁力在旋轉電機上產(chǎn)生力矩在直線電機產(chǎn)生直線推力作用。因此，直線電機使用和旋轉電機相同的控制和可編程配置。直線電機的形狀可以是平板式和U 型槽式，和管式。哪種構造最適合要看實際應用的規(guī)格要求和工作環(huán)境。

二、直線電機特點

在實用的和買得起的直線電機出現(xiàn)以前，所有直線運動不得不從旋轉機械通過使用滾珠或滾柱絲杠或帶或滑輪轉換而來。對許多應用，如遇到大負載而且驅動軸是豎直面的。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）結構簡單。

管型直線電機不需要經(jīng)過中間轉換機構而直接產(chǎn)生直線運動，使結構大大簡化，運動慣量減少，動態(tài)響應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的一部分，這種獨特的結合使得這種優(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。

（3）初級繞組利用率高。

在管型直線感應電機中，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。

橫向效應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）易于調節(jié)和控制。

通過調節(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，適用于低速往復運行場合。

（7）適應性強。

直線電機的初級鐵芯可以用環(huán)氧樹脂封成整體，具有較好的防腐、防潮性能，便于在潮濕、粉塵和有害氣體的環(huán)境中使用；而且可以設計成多種結構，滿足不同情況的需要。

（8）高加速度。

這是直線電機驅動，相比其他絲杠、同步帶和齒輪齒條驅動的一個顯著優(yōu)勢。

來源：《機械工程文萃》

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