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图文详解直线电机的工作原理

发布时间:2018-10-29 阅读次数:70 文章来源:www.ca531.com
导读: 直线电机又称线性电机,线性马达,是一种能把电能转换成直线运动机械能,而不需要任何中间转换机构的传动装置。但其工作原理是什么?怎么运作的?很多用户不是很清楚,下面环球自
? 直线电机又称线性电机,线性马达,是一种能把电能转换成直线运动机械能,而不需要任何中间转换机构的传动装置。但其工作原理是什么?怎么运作的?很多用户不是很清楚,下面环球自动化网小编就为大家带来直线电机的工作原理详细介绍。
 
所谓直线电动机就是利用电磁作用原理,将电能直接转换直线运动动能的设备。在实际的应用中,为了保证在整个行程之内初级与次级之间的耦合保持不变,一般要将初级与次级制造成不同的长度。
 
直线电动机与旋转电动机类似,通入三相电流后,也会在气隙中产生磁场,如果不考虑端部效应,磁场在直线方向呈正弦分布,只是这个磁场是平移而不是旋转的,因此称为行波磁场。行波磁场与次级相互作用便产生电磁推力,这就是直线电动机运行的基本原理。
 
由于直线电动机和旋转电动机之间存在以上对应关系,因此每种旋转电动机都有相对应的直线电动机,但直线电动机的结构形式比旋转电动机更灵活。
 
直线电动机按工作原理可分为:直线直流电动机、直线感应电动机、直线同步电动机、直线步进电动机、直??压电电动机及直线磁阻电动机:按结构形式可分为平板式、U形及圆筒式。
 
 
 
直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种演变,它可看作是将一台旋转电机沿径向剖开,然后将电机的圆周展成直线,如图1-3所示。这样就得到了由旋转电机演变而来的最原始的直线电机。
 
由定子演变而来的一侧称为初级或原边,由转子演变而来的一侧称为次级或副边。
 

 
图1-3中演变而来的直线电机,其初级和次级长度是相等的,由于在运行时初级与次级之间要作相对运动,如果在运动开始时,初级与次级正巧对齐,那么在运动中,初级与次级之间互相耦合的部分越来越少,而不能正常运动。
 
为了保证在所需的行程范围内,初级与次级之间的耦合能保持不变,因此实际应用时,是将初级与次级制造成不同的长度。在直线电机制造时,既可以是初级短、次级长,也可以是初级长、次级短,前者称作短初级长次级,后者称为长初级短次级。
 
但是由于短初级在制造成本上,运行的费用上均比短次级低得多,因此,目前除特殊场合外,一般均采用短初级,见图1-4所示。
 

 
上述介绍的直线电机称为扁平型直线电机,是目前应用最广泛的,除了上述扁平型直线电机的结构形式外,直线电机还可以做成圆筒型(也称管型)结构,它也可以看作是由旋转电机演变过来的,其演变的过程如图1-6所示。
 

 
旋转电机通过钢绳、齿条、皮带等转换机构转换成直线运动,这些转换机构在运行中,其噪音是不可避免的,而直线电机是靠电磁推力驱动装置运行的,故整个装置或系统噪声很小或无噪声,运行环境好。
 
图1-6a中表示一台旋转式电机以及定子绕组所构成的磁场极性分布情况,图1-6b表示转变为扁平型直线电机后,初级绕组所构成的磁场极性分布情况,然后将扁平型直线电机沿着和直线运动相垂直的方向卷接成筒形,这样就构成图1-6c所示的圆筒型直线电机。
 
此外,直线电机还有弧型和盘型结构。所谓弧型结构,就是将平板型直线电机的初级沿运动方向改成弧型,并安放于园柱形次级的柱面外侧,如图1-7所示。
 

 
图1-8是圆盘型直线电机,该电机把次级做成一片圆盘(铜或铝,或铜、铝与铁复合),将初级放在次级圆盘靠近外缘的平面上,盘型直线电机的初级可以是双面的,也可以是单面的。
 

 
弧型和盘型直线电机的运动实际上是一个圆周运动,如图中的箭头所示,然而由于它们的运行原理和设计方法与扁平型直线电机结构相似,故仍归入直线电机的范畴。


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