| 直線電機(jī)概述 |
| Linear Motors Overview |
在各種工程技術(shù)中需要直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以用旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過(guò)曲柄連桿或蝸輪蝸桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)獲得。但這種傳動(dòng)形式往往會(huì)帶來(lái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量重，體積大，嚙合精度差且工作不可靠等缺點(diǎn)，采用直線電機(jī)則無(wú)這些缺點(diǎn)。 直線電機(jī)是能直接作直線運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)械，直線電機(jī)有多種型式，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)。 若按照工作原理來(lái)區(qū)分，可分為直線感應(yīng)電機(jī)、直線直流電機(jī)和直線同步電機(jī)(包括直線步進(jìn)電機(jī))三種。 本欄目按結(jié)構(gòu)型式劃分，介紹幾種主要的結(jié)構(gòu)型式。 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)異步電動(dòng)機(jī)直接演變而來(lái)的。圖1左圖表示一臺(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右圖，這就得到了最簡(jiǎn)單的平板型直線感應(yīng)電機(jī)。 在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中轉(zhuǎn)子是繞軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的，見(jiàn)綠色箭頭線；在直線電機(jī)中動(dòng)子是做直線移動(dòng)的，見(jiàn)綠色箭頭線。 |
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對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)定子的一邊嵌有三相繞組，稱為初級(jí)（定子）；對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的一邊稱為次級(jí)（動(dòng)子或滑子）。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，也可以固定次級(jí)而讓初級(jí)運(yùn)動(dòng)，則稱為動(dòng)初級(jí)。 |
| 平板型直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī) |
顯然初級(jí)與次級(jí)長(zhǎng)度相同是不能正常運(yùn)行的，實(shí)際平板型直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)初級(jí)長(zhǎng)度和滑子長(zhǎng)度并不相等，在圖2上圖是短初級(jí)長(zhǎng)次級(jí)結(jié)構(gòu)；圖2下圖是長(zhǎng)初級(jí)短次級(jí)結(jié)構(gòu)。 |
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為了抵消定子磁場(chǎng)對(duì)動(dòng)子的單邊磁吸力，平板型直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)通常采用雙邊結(jié)構(gòu)，即用兩個(gè)定子將動(dòng)子夾在中間的結(jié)構(gòu)型式。 |
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較具體的平板型直線電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)見(jiàn)相關(guān)課件。 |
| 圓筒型直線電機(jī) |
圓筒型直線電機(jī)也稱為管型直線電機(jī)，把平板型直線電動(dòng)機(jī)沿著直線運(yùn)動(dòng)相垂直的的方向卷成筒形，就形成了圓筒型直線電動(dòng)機(jī)，見(jiàn)圖4。 |
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直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)子一般是低碳鋼板敷銅板或鑲銅條，也可以用導(dǎo)電良好的金屬板（銅板或鋁板）；圓筒型直線電機(jī)動(dòng)子多采用厚壁鋼管，在管外壁覆蓋1至mm厚的銅管或鋁管。 如果動(dòng)子由永磁材料制作就組成直線同步電動(dòng)機(jī)。 一些動(dòng)初級(jí)直線電動(dòng)機(jī)的初級(jí)采用無(wú)鐵芯結(jié)構(gòu)，大大減小了運(yùn)動(dòng)慣量。 與旋轉(zhuǎn)電機(jī)傳動(dòng)相比，直線電機(jī)傳動(dòng)主要具有下列優(yōu)點(diǎn)： 直線電機(jī)由于不需要中間傳動(dòng)機(jī)械，因而使整個(gè)機(jī)械得到簡(jiǎn)化，提高了精度，減少了振動(dòng)和噪音； 用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于不存在中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的慣量和阻力矩的影響，因而加速和減速時(shí)間短，可實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)和正反向運(yùn)行。 |
| 圓弧型直線電機(jī) |
一些設(shè)備不需要連續(xù)旋轉(zhuǎn)，僅在一定的角度內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)，可采用圓弧型直線電動(dòng)機(jī)。圓弧型直線電機(jī)的次級(jí)（轉(zhuǎn)子）是圓柱形狀，能繞通過(guò)軸心的軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，定子為弧形，與轉(zhuǎn)子柱面有很小的氣隙，像旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子的一小段，見(jiàn)圖5左圖。 |
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圓弧型直線電機(jī)的運(yùn)行原理和設(shè)計(jì)方法與平板型直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同，故仍屬直線電動(dòng)機(jī)。 |
| 圓盤型直線電機(jī) |
圓盤型直線電機(jī)的次級(jí)（轉(zhuǎn)子）做成扁平的圓盤形狀，能繞通過(guò)圓心的軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)：將兩個(gè)初級(jí)放在圓盤靠外邊緣的平面上，使圓盤受切向力作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于其運(yùn)行原理和設(shè)計(jì)方法與平板型直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同，故仍屬直線電動(dòng)機(jī)。 |
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圓盤型直線電機(jī)與普通旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)： 無(wú)需經(jīng)過(guò)齒輪減速箱就能得到較低的轉(zhuǎn)速，因而電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲很小。 可以通過(guò)移動(dòng)定子在圓盤上的徑向位置來(lái)可以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)速度。 |
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