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直線電機(jī)
閱讀�6991�(shí)間:2017-08-11 10:42:01

    一�電動(dòng)�(jī)工作�(shí)都是�(zhuǎn)�(dòng)的.但是用旋�(zhuǎn)�電機(jī)�(qū)�(dòng)的交通工具(比如電動(dòng)�(jī)車和城市中的電車等)需要做直線�(yùn)�(dòng),用旋轉(zhuǎn)的電�(jī)�(qū)�(dòng)的機(jī)器的一些部件也要做直線�(yùn)�(dòng),這就需要增加把旋轉(zhuǎn)�(yùn)�(dòng)�?yōu)橹本€運(yùn)�(dòng)的一套裝�,能不能直接�(yùn)用直線運(yùn)�(dòng)的電�(jī)�(lái)�(qū)�(dòng),從而省去這套�,人們就提出了這�(gè)�(wèn)題,�(xiàn)在已制成了直線運(yùn)�(dòng)的電�(dòng)�(jī),即直線電機(jī)�

�(jiǎn)�

    直線電機(jī)的原理并不復(fù)雜.�(shè)想把一�(tái)旋轉(zhuǎn)�(yùn)�(dòng)的感�(yīng)電動(dòng)�(jī)沿著半徑的方向剖�(kāi),并且展�,這就成了一�(tái)直線感應(yīng)電動(dòng)�(jī)。在直線電機(jī)中,相當(dāng)于旋�(zhuǎn)電機(jī)定子�,叫初級(jí);相�(dāng)于旋�(zhuǎn)電機(jī)�(zhuǎn)子的,叫次級(jí),初�(jí)中通以交流,次�(jí)就在電磁力的作用下沿著初�(jí)做直線運(yùn)�(dòng)。這時(shí)初級(jí)要做得很�(zhǎng),延伸到�(yùn)�(dòng)所需要達(dá)到的位置,而次�(jí)則不需要那么長(zhǎng),實(shí)際上,直線電�(jī)既可以把初級(jí)做得很長(zhǎng),也可以把次�(jí)做得很長(zhǎng);既可以初級(jí)固定、次�(jí)移動(dòng),也可以次級(jí)固定、初�(jí)移動(dòng)�

    直線電機(jī)是一種新型電�(jī)�(yīng)用日益廣�,磁懸浮列車就是用直線電�(jī)�(lái)�(qū)�(dòng)的。磁懸浮列車是一種全新的列車.一般的列車,由于車輪和鐵軌之間存在摩擦,限制了速度的提�,它所能達(dá)到的�(yùn)行速度不超�(guò)300km/n.磁懸浮列車是將列車用磁力懸浮起�(lái),使列車與導(dǎo)軌脫離接觸,以減小摩�,提高車�。列車由直線電機(jī)牽引,直線電�(jī)的一�(gè)�(jí)固定于地�,跟�(dǎo)軌一起延伸到�(yuǎn)�;另一�(gè)�(jí)安裝在列車上,初�(jí)通以交流,列車就沿導(dǎo)軌前�(jìn)。列車上裝有磁體(有的就是兼用直線電�(jī)的線圈),磁體隨列車�(yùn)�(dòng)�(shí),使�(shè)在地面上的線圈(或金屬板)中�(chǎn)生感�(yīng)電流,感�(yīng)電流的磁�(chǎng)和列車上的磁體(或線圈)之間的電磁力把列車懸浮起�(lái),懸浮列車的�(yōu)�(diǎn)是運(yùn)行平�(wěn),沒(méi)有顛�,噪聲小,所需的牽引力很小,只要幾千kw的功率就能使懸浮列車的速度�(dá)�550km/h.懸浮列車減速的�(shí)候,磁場(chǎng)的變化減�,感�(yīng)電流也減�,磁�(chǎng)減弱,造成懸浮力下�,懸浮列車也配備了車輪裝�,它的車輪像飛機(jī)一�,在行�(jìn)�(shí)能及�(shí)收入列車�??繒r(shí)可以放下�(lái),支持列��

    要使�(zhì)量巨大的列車靠磁力懸浮起�(lái),需要很�(qiáng)的磁�(chǎng),實(shí)用中需要用高溫超導(dǎo)線圈�(chǎn)生這樣�(qiáng)大的磁場(chǎng),直線電�(jī)除了用于磁懸浮列車外,還廣泛地用于其他方�,例如用于傳送系�(tǒng)、電氣錘、電磁攪拌器�,在中國(guó),直線電�(jī)也逐步得到推廣和應(yīng)用.直線電機(jī)的原理雖不復(fù)�,但在設(shè)�(jì)、制造方面有它自己的特點(diǎn),產(chǎn)品尚不如旋轉(zhuǎn)電機(jī)那樣成熟,有待�(jìn)一步研究和改�(jìn)�

    直線電機(jī)可以�(rèn)為是旋轉(zhuǎn)電機(jī)在結(jié)�(gòu)方面的一種變形,它可以看作是一�(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿其徑向剖開(kāi),然后拉平演變而成。近年來(lái),隨著自�(dòng)控制技�(shù)和微型計(jì)算機(jī)的高速發(fā)�,對(duì)各類自動(dòng)控制系統(tǒng)的定位精度提出了更高的要求,在這種情況�,傳�(tǒng)的旋�(zhuǎn)電機(jī)再加上一套變換機(jī)�(gòu)組成的直線運(yùn)�(dòng)�(qū)�(dòng)裝置,已�(jīng)�(yuǎn)不能滿足�(xiàn)代控制系�(tǒng)的要�,為此,近年�(lái)世界許多�(guó)家都在研�、發(fā)展和�(yīng)用直線電�(jī),使得直線電�(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越�(lái)越廣�

    直線電機(jī)與旋�(zhuǎn)電機(jī)相比,主要有如下幾�(gè)特點(diǎn):一是結(jié)�(gòu)�(jiǎn)�,由于直線電�(jī)不需要把旋轉(zhuǎn)�(yùn)�(dòng)變成直線�(yùn)�(dòng)的附加裝置,因而使得系�(tǒng)本身的結(jié)�(gòu)大為�(jiǎn)�,重量和體積大大地下�;二是定位精度高,在需要直線運(yùn)�(dòng)的地�,直線電�(jī)可以�(shí)�(xiàn)直接傳動(dòng),因而可以消除中間環(huán)節(jié)所帶來(lái)的各種定位誤差,故定位精度高,如采用微機(jī)控制,則還可以大大地提高整�(gè)系統(tǒng)的定位精�;三是反�(yīng)速度快、靈敏度�,隨�(dòng)性好。直線電�(jī)容易做到其動(dòng)子用磁懸浮支�,因而使得動(dòng)子和定子之間始終保持一定的空氣隙而不接觸,這就消除了定、動(dòng)子間的接觸摩擦阻�,因而大大地提高了系�(tǒng)的靈敏度、快速性和隨動(dòng)�;四是工作安全可靠、壽命長(zhǎng)。直線電�(jī)可以�(shí)�(xiàn)�(wú)接觸傳遞�,機(jī)械摩擦損耗幾乎為零,所以故障少,免維修,因而工作安全可�、壽命長(zhǎng)�

工作原理

    直線電機(jī)是一種將電能直接�(zhuǎn)換成直線�(yùn)�(dòng)�(jī)械能,而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)�(gòu)的傳�(dòng)裝置。它可以看成是一�(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)按徑向剖�(kāi),并展成平面而成�

    由定子演變而來(lái)的一�(cè)稱為初級(jí),由�(zhuǎn)子演變而來(lái)的一�(cè)稱為次級(jí)。在�(shí)際應(yīng)用時(shí),將初級(jí)和次�(jí)制造成不同的長(zhǎng)�,以保證在所需行程范圍�(nèi)初級(jí)與次�(jí)之間的耦合保持不變。直線電�(jī)可以是短初級(jí)�(zhǎng)次級(jí),也可以是長(zhǎng)初級(jí)短次�(jí)。考慮到制造成�、運(yùn)行費(fèi)�,以直線感應(yīng)電動(dòng)�(jī)為例:當(dāng)初級(jí)繞組通入交流電源�(shí),便在氣隙中�(chǎn)生行波磁�(chǎng),次�(jí)在行波磁�(chǎng)切割�,將感應(yīng)出電�(dòng)�(shì)并產(chǎn)生電流,該電流與氣隙中的磁場(chǎng)相作用就�(chǎn)生電磁推�。如果初�(jí)固定,則次級(jí)在推力作用下做直線運(yùn)�(dòng);反�,則初級(jí)做直線運(yùn)�(dòng)。直線電�(jī)的驅(qū)�(dòng)控制技�(shù)一�(gè)直線電機(jī)�(yīng)用系�(tǒng)不僅要有性能良好的直線電�(jī),還必須具有能在安全可靠的條件下�(shí)�(xiàn)技�(shù)與經(jīng)�(jì)要求的控制系�(tǒng)。隨著自�(dòng)控制技�(shù)與微�(jì)算機(jī)技�(shù)的發(fā)�,直線電�(jī)的控制方法越�(lái)越多�

    �(duì)直線電機(jī)控制技�(shù)的研究基本上可以分為三�(gè)方面:一是傳�(tǒng)控制技�(shù),二是現(xiàn)代控制技�(shù),三是智能控制技�(shù)。傳�(tǒng)的控制技�(shù)如PID反饋控制、解耦控制等在交流伺服系�(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)�。其中PID控制�(yùn)涵動(dòng)�(tài)控制�(guò)程中的信�,具有較�(qiáng)的魯棒�,是交流伺服電機(jī)�(qū)�(dòng)系統(tǒng)中最基本的控制方�。為了提高控制效�,往往采用解耦控制和矢量控制技�(shù)。在�(duì)象模型確�、不變化且是線性的以及操作條件、運(yùn)行環(huán)境是確定不變的條件下,采用傳�(tǒng)控制技�(shù)是簡(jiǎn)單有效的。但是在高精度微�(jìn)給的高性能�(chǎng)�,就必須考慮�(duì)象結(jié)�(gòu)與參�(shù)的變�。各種非線性的影響,運(yùn)行環(huán)境的改變及環(huán)境干擾等�(shí)變和不確定因�(shù),才能得到滿意的控制效果。因此,�(xiàn)代控制技�(shù)在直線伺服電�(jī)控制的研究中引起了很大的重視。常用控制方法有:自適應(yīng)控制、滑模變�(jié)�(gòu)控制、魯棒控制及智能控制。主要是將模糊邏�、神�(jīng)�(wǎng)�(luò)與PID、H∞控制等�(xiàn)有的成熟的控制方法相�(jié)合,取長(zhǎng)�(bǔ)�,以獲得更好的控制性能�

精密

    在實(shí)際工�(yè)�(yīng)用中的穩(wěn)定增�(zhǎng),證明直線電機(jī)可以放心的使�。下面簡(jiǎn)單介紹直線電�(jī)類型和他們與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的不�,最常用的直線電�(jī)類型是平板式,U型槽式和管式。線圈的典型組成是三�,有霍爾元件�(shí)�(xiàn)�(wú)刷換�,直線電�(jī)用HALL換相的相序和相電流�

    該直線電�(jī)明確顯示�(dòng)�(forcer,rotor)的內(nèi)部繞�,磁鉄和磁軌�(dòng)子是用環(huán)氧材料把線圈壓成�。而且磁軌是把磁鐵固定在鋼上。直線電�(jī)在過(guò)去的10�。經(jīng)�(shí)踐上引人注目的增�(zhǎng)和工�(yè)�(yīng)用的顯著受益才真正成�。直線電�(jī)�(jīng)常簡(jiǎn)單描述為旋轉(zhuǎn)電機(jī)被展�,而工作原理相�。動(dòng)子(forcer,rotor)是用�(huán)氧材料把線圈壓縮在一起制成的,而且磁軌是把磁鐵(通常是高能量的稀土磁鐵)固定在鋼�.電機(jī)的動(dòng)子包括線圈繞�,霍爾元件電路板,電熱調(diào)節(jié)器(溫度傳感器監(jiān)控溫度)和電子接口。在旋轉(zhuǎn)電機(jī)�,動(dòng)子和定子需要旋�(zhuǎn)軸承支撐�(dòng)子以保證相對(duì)�(yùn)�(dòng)部分的氣隙(airgap)。同樣的,直線電�(jī)需要直線導(dǎo)軌來(lái)保持�(dòng)子在磁軌�(chǎn)生的磁場(chǎng)中的位置。和旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的編碼器安裝在軸上反饋位置一樣,直線電機(jī)需要反饋直線位置的反饋裝置--直線編碼�,它可以直接�(cè)量負(fù)載的位置從而提高負(fù)載的位置精度�

    直線電機(jī)的控制和旋轉(zhuǎn)電機(jī)一�。象�(wú)刷旋�(zhuǎn)電機(jī),動(dòng)子和定子�(wú)�(jī)械連接(無(wú)刷),不象旋�(zhuǎn)電機(jī)的方�,動(dòng)子旋�(zhuǎn)和定子位置保持固定,直線電機(jī)系統(tǒng)可以是磁軌動(dòng)或推力線圈動(dòng)(大部分定位系統(tǒng)�(yīng)用是磁軌固定,推力線圈動(dòng)�。用推力線圈�(yùn)�(dòng)的電�(jī),推力線圈的重量和負(fù)載比很小。然�,需要高柔性線纜及其管理系�(tǒng)。用磁軌�(yùn)�(dòng)的電�(jī),不僅要承受�(fù)載,還要承受磁軌�(zhì)�,但�(wú)需線纜管理系統(tǒng)。相似的�(jī)電原理用在直線和旋轉(zhuǎn)電機(jī)�。相同的電磁力在旋轉(zhuǎn)電機(jī)上產(chǎn)生力矩在直線電機(jī)�(chǎn)生直線推力作�。因�,直線電�(jī)使用和旋�(zhuǎn)電機(jī)相同的控制和可編程配�。直線電�(jī)的形狀可以是平板式,U型槽式和管式。哪種構(gòu)造最適合要看�(shí)際應(yīng)用的�(guī)格要求和工作�(huán)��

柱形�(dòng)磁體

    圓柱形動(dòng)磁體直線電機(jī)�(dòng)子是圓柱形結(jié)�(gòu)。沿固定著磁�(chǎng)的圓柱體�(yùn)�(dòng)。這種電機(jī)是最初發(fā)�(xiàn)的商�(yè)�(yīng)用但是不能使用于要求節(jié)省空間的平板式和U型槽式直線電�(jī)的場(chǎng)�。圓柱形�(dòng)磁體直線電機(jī)的磁路與�(dòng)磁執(zhí)行器相似。區(qū)別在于線圈可以復(fù)制以增加行程。典型的線圈繞組是三相組成的,使用霍爾裝置實(shí)�(xiàn)�(wú)刷換相。推力線圈是圓柱形的,沿磁棒上下�(yùn)�(dòng)。這種�(jié)�(gòu)不適合對(duì)磁通泄漏敏感的�(yīng)�。必須小心操作保證手指不卡在磁棒和有吸引力的�(cè)面之��

    管狀直線電機(jī)�(shè)�(jì)的一�(gè)潛在的問(wèn)題出�(xiàn)�,當(dāng)行程增加,由于電�(jī)是完全圓柱的而且沿著磁棒上下�(yùn)�(dòng),的支撐�(diǎn)在兩�。保證磁棒的徑向偏差不至于導(dǎo)致磁體接觸推力線圈的�(zhǎng)度總�(huì)有限制�

U型槽�

    U型槽式直線電�(jī)有兩�(gè)介于金屬板之間且都對(duì)著線圈動(dòng)子的平行磁軌。動(dòng)子由�(dǎo)軌系�(tǒng)支撐在兩磁軌中間。動(dòng)子是非鋼�,意味著�(wú)吸力且在磁軌和推力線圈之間無(wú)干擾力產(chǎn)�。非鋼線圈裝配具有慣量小,允許非常高的加速度。線圈一般是三相�,無(wú)刷換�??梢杂每諝饫鋮s法冷卻電�(jī)�(lái)獲得性能的增�(qiáng)。也有采用水冷方式的。這種�(shè)�(jì)可以較好地減少磁通泄露因?yàn)榇朋w面對(duì)面安裝在U形導(dǎo)槽里。這種�(shè)�(jì)也最小化了強(qiáng)大的磁力吸引帶來(lái)的傷��

    這種�(shè)�(jì)的磁軌允許組合以增加行程�(zhǎng)�,只局限于線纜管理系統(tǒng)可操作的�(zhǎng)�,編碼器的長(zhǎng)�,和�(jī)械構(gòu)造的大而平的結(jié)�(gòu)的能��

平板

    有三種類型的平板式直線電�(jī)(均為無(wú)刷):無(wú)槽無(wú)鐵芯,無(wú)槽有鐵芯和有槽有鐵芯。選擇時(shí)需要根�(jù)�(duì)�(yīng)用要求的理解。無(wú)槽無(wú)鐵芯平板電機(jī)是一系列coils安裝在一�(gè)鋁板�。由于FOCER�(méi)有鐵�,電�(jī)�(méi)有吸力和接頭效應(yīng)(與U形槽電機(jī)同)。該�(shè)�(jì)在一定某些應(yīng)用中有助于延�(zhǎng)軸承壽命�

    �(dòng)子可以從上面或側(cè)面安裝以適合大多�(shù)�(yīng)用。這種電機(jī)�(duì)要求控制速度平穩(wěn)的應(yīng)用是理想�。如掃描�(yīng)�,但是平板磁軌設(shè)�(jì)�(chǎn)生的推力輸出。通常,平板磁軌具有高的磁通泄露。所以需要謹(jǐn)慎操作以防操作者受他們之間和其他被吸材料之間的磁力吸引而受到傷��

    �(wú)槽有鐵芯:無(wú)槽有鐵芯平板電機(jī)�(jié)�(gòu)上和�(wú)槽無(wú)鐵芯電機(jī)相似。除了鐵芯安裝在鋼疊片結(jié)�(gòu)然后再安裝到鋁背板上,鐵疊片�(jié)�(gòu)用在指引磁場(chǎng)和增加推�。磁軌和�(dòng)子之間產(chǎn)生的吸力和電�(jī)�(chǎn)生的推力成正�,迭片結(jié)�(gòu)�(dǎo)致接頭力�(chǎn)�。把�(dòng)子安裝到磁軌上時(shí)必須小心以免他們之間的吸力造成傷害。無(wú)槽有鐵芯比無(wú)槽無(wú)鐵芯電機(jī)有更大的推力�

    �(wú)槽有鐵芯:這種類型的直線電�(jī),鐵心線圈被放�(jìn)一�(gè)鋼結(jié)�(gòu)里以�(chǎn)生鐵芯線圈單元。鐵芯有效增�(qiáng)電機(jī)的推力輸出通過(guò)聚焦線圈�(chǎn)生的磁場(chǎng)。鐵芯電樞和磁軌之間�(qiáng)大的吸引力可以被�(yù)先用作氣浮軸承系�(tǒng)的預(yù)加載荷。這些力會(huì)增加軸承的磨�,磁鐵的相位差可減少接頭��

�(yīng)用介�

    直線電機(jī)主要�(yīng)用于三�(gè)方面:一是應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng),這類�(yīng)用場(chǎng)合比較多;其次是作為�(zhǎng)期連續(xù)�(yùn)行的�(qū)�(dòng)電機(jī);三是應(yīng)用在需要短�(shí)�、短距離�(nèi)提供巨大的直線運(yùn)�(dòng)能的裝置中�

    高速磁懸浮列車磁懸浮列車是直線電機(jī)�(shí)際應(yīng)用的最典型的例�,目前,�、英、日、法、德、加拿大等國(guó)都在研制直線懸浮列車,其中日本�(jìn)展最快�

    直線電機(jī)�(qū)�(dòng)的電梯世界上�(tái)使用直線電機(jī)�(qū)�(dòng)的電梯是1990�4月安裝于日本東京都關(guān)島區(qū)�(wàn)世大�,該電梯載重600kg,速度�105m/min,提升高度為22.9m。由于直線電�(jī)�(qū)�(dòng)的電梯沒(méi)有曳引機(jī)�,因而建筑物�?shù)臋C(jī)房可省略。如果建筑物的高度增�1000米左�,就必須使用�(wú)鋼絲繩電�,這種電梯采用高溫超導(dǎo)技�(shù)的直線電�(jī)�(qū)�(dòng),線圈裝在井道中,轎廂外裝有高性能永磁材料,就如磁懸浮列車一�,采用無(wú)線電波或光控技�(shù)控制�

    超高速電�(dòng)�(jī)在旋�(zhuǎn)超過(guò)某一極限�(shí),采用滾�(dòng)軸承的電�(dòng)�(jī)就會(huì)�(chǎn)生燒�(jié)、損壞現(xiàn)�。為此近年來(lái),國(guó)外研制了一種直線懸浮電�(dòng)�(jī)(電磁軸承),采用懸浮技�(shù)使電�(jī)的動(dòng)子懸浮在空中,消除了�(dòng)子和定子之間的機(jī)械接觸和摩擦阻力,其�(zhuǎn)速可�(dá)25000�100000r/min以上,因而在高速電�(dòng)�(jī)和高速主軸部件上得到廣泛的應(yīng)�。如日本安川公司新近研制的多工序自動(dòng)�(shù)控車床用5軸可控式電磁高速主軸采用兩�(gè)�(jīng)向電磁軸承和一�(gè)軸向推力電磁軸承,可在任意方向上承受�(jī)床的�(fù)�。在軸的中間,除配有高速電�(dòng)�(jī)以外,還配有與多工序自動(dòng)�(shù)控車床相適應(yīng)的工具自�(dòng)交換�(jī)�(gòu)�

研究意義

    在實(shí)用的的和買的起的直線電機(jī)出現(xiàn)以前,所有直線運(yùn)�(dòng)不得不從旋轉(zhuǎn)�(jī)械通過(guò)使用滾珠或滾柱絲杠或帶或滑輪�(zhuǎn)換而來(lái)。對(duì)許多�(yīng)�,如遇到大負(fù)載而且�(qū)�(dòng)軸是豎直面的�

    這些方法仍然是的。然�,直線電�(jī)比機(jī)械系�(tǒng)比有很多�(dú)特的�(yōu)�(shì),如非常高速和非常低速,高加速度,幾乎零維護(hù)(無(wú)接觸零件�,高精度,無(wú)空回。完成直線運(yùn)�(dòng)只需電機(jī)�(wú)需齒輪,聯(lián)軸器或滑輪,�(duì)很多�(yīng)用來(lái)�(shuō)很有意義�,把那些不必要的,減低性能和縮短機(jī)械壽命的零件去掉��

維庫(kù)電子通,電子知識(shí),一查百��

已收錄詞�160617�(gè)