直线电机的结构

一：直线电机的工作原理

直线电机工作原理及其驱动技术的应用

摘要：简述了直线电机工作原理及其驱动技术，并且举例说明了直线电机直接驱动与传统数控机床“旋转伺服电机+滚珠丝杠”的传动方式对比具有的巨大优势。介绍了直线电机进给驱动技术在数控机床上的几个应用实例，指出直线电机进给驱动技术将是高速数控机床未来发展的方向。

引言

随着航空航天、汽车制造、模具加工、电子制造行业等领域对高效率地进行加工的要求越来越高，需要大量高速数控机床。机床进给系统是高速机床的主要功能部件。而直线电机进给系统彻底改变了传统的滚珠丝杠传动方式存在的弹性变形大、响应速度慢、存在反向间隙、易磨损等先天性的缺点，并具有速度高、加速度大、定位精度高、行程长度不受限制等优点，令其在数控机床高速进给系统领域逐渐发展为主导方向。

1 直线电机及其驱动技术

现代先进的驱动技术主要分为两大类：一类为电磁式的，另一类则为非电磁式的。

电磁类的现代先进的驱动技术主要由现代电磁类驱动器与现代控制系统组成，它的驱动器包括传统改进型的电磁驱动器与新发展型的电磁驱动器。它们中有旋转的、直线的、磁浮的、电磁发射的等等。除了在一般通用电机技术基础上改进获得的电机技术外，还有更多的是在通用电机技术基础上进一步发展的新型电机技术，如直线电机技术、无刷直流电机技术、开关磁阻电机技术和各种新型永磁电机技术等。

直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能而不需通过中问任何转换装置的新颖电机，它具有系统结构简单、磨损少、噪声低、组合性强、维护方便等优点。旋转电机所具有的品种，直线电机几乎都有相对应的品种，其应用范围正在不断扩大，并在一些它所能独特发挥作用的地方取得了令人满意的效果。

直线电机结构示意图如下图所示。直线电机是将传统圆筒型电机的初级展开拉直，变初级的封闭磁场为开放磁场，而旋转电机的定子部分变为直线电机的初级，旋转电机的转子部分变为直线电机的次级。在电机的三相绕组中通入三相对称正弦电流后，在初级和次级间产生气隙磁场，气隙磁场的分布情况与旋转电机相似，沿展开的直线方向呈正弦分布。当三相电流随时问变化时，使气隙磁场按定向相序沿直线移动，这个气隙磁场称为行波磁场。当次级的感应电流和气隙磁场相互作用便产生了电磁推力，如果初级是固定不动的，次级就能沿着行波磁场运动的方向做直线运动。即可实现高速机床的直线电机直接驱动的进给方式，把直线电机的初级和次级分别直接安装在高速机床的工作台与床身上。由于这种进给传动方式的传动链缩短为0，被称为机床进给系统的“零传动”。

与“旋转伺服电机+滚珠丝杠”传动方式相比较，直线电机直接驱动有以下优点：（1）高速度，目前最大进给速度可达100～200m／min。（2）高加速度，可高达2g～10g。（3）定位精度高，由于只能采用闭环控制，其理论定位精度可以为0，但由于存在检测元件安装、测量误差，实际定位精度不可能为0。最高定位精度可达0．1～0．01m。（4）行程不受限制，由于直线电机的次级（定子）可以一段一段地铺在机床床身上，不论有多远，对系统的刚度不会产生影响。例如，美国CincinnatiMilacron公司为航空工业生产了一台HyperMach大型高速加工中心，主轴转速为60000r／min，主电机功率为80kW。直线进给采用了直线电机，其轴行程长达46m，工作台快速行程为100m／min，加速度达2g。在这种机床上加工一个大型薄壁飞机零件只需30min；而同样的零件在一般高速铣床上加工，费时3h；在普通数控铣床上加工，则需8h，优势相当明显[1]。

2 直线电机在数控机床的应用

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二：关于直线电机结构方面的问题，请各位高手指点

1.图片中黑色履带是托链，电线或气管等装在其中；2.两根杆子应该是气缸杆，上下升降，到工位时工作；3.中间的是气缸，控制行程；4.移动是在直线导轨上完成的，气缸的工作是电磁阀控制的。

三：直线电机的工作原理是什么？

直线电机是一种将电能直接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。它可以

看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。由定子演变而来的一侧称为初级，由转子演变而来的一

侧称为次级。

在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。

直线电机可以是短初级长次级，也可以是长初级短次级。考虑到制造成本、运行费用，目前一般均采用短初级长次

级。直线电动机的工作原理与旋转电动机相似。以直线感应电动机为例：当初级绕组通入交流电源时，便在气隙中

产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推

力。如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动；反之，则初级做直线运动。直线电机的驱动控制技术一个直

线电机应用系统不仅要有性能良好的直线电机，还必须具有能在安全可靠的条件下实现技术与经济要求的控制系统。

上虞东星，专业减速电机，电机制造Q937367996谢谢。

四：什么是直线电机

直线电动机的结构及其应用原则 直线电机是直接产生直线运动的电动机。它可以看成是旋转电机演化而来的。与旋转电机相对应，直线电机按机种分类可分为直线感应电动机、直线同步电动机、直线直流电动机和其它直线电动机(如直线步进电动机等)。旋转电动机的定子和转子，在直线电动机中称为初级和次级。为了在运动过程中始终保持初级和次级耦合，初级侧或次级侧中的一侧必须做得较长。在直线电动机中，直线感应电动机应用最广泛，因为它的次级可以是整块均匀的金属材料，即采用实芯结构，成本较低，适宜于做得较长。 　　直线电机按结构分类可分为平板型、管型、弧型和盘型。平板型结构是最基本的结构，应用也最广泛。直线电机按初级和次级的相对长度来分为短初级和短次级，按初级运动还是次级运动来分为动初级和动次级。各类直线电动机在工业应用方面得到了迅速发展，制成了不少有使用价值的装置，如用直线电机传动的电动门，电磁搅拌器，传送带，自动绘图仪，计算机磁盘定位机构等。 　　直线电机的优点是：结构简单。反应速度快，灵敏度高，随动性好。容易密封，不怕污染，适应性强(由于直线电机本身结构简单，又可做到无接触运行，因此容易密封，各部件用尼龙浸渍后，采用环氧树脂加以涂封，这样它就不怕风吹雨打，或有毒气体和化学药品的侵蚀，在核辐射和液体物质中也能应用)。工作稳定可靠寿命长(直线电机是一种直接传动的特种电机，可实现无接触传递力，没有什么机械损耗，故障少，几乎不需要维修，又不怕振动和冲击)。额定值高(直线电机冷却条件好，特别是长次级接近常温状态，因此线负荷和电流密度可以取得很高)。有精密定位和自锁的能力(和控制系统相配合，可做到0.001mm的位移精度和自锁能力)。 　　直线感应电动机的初级与旋转电动机的定子之间的最大差别是，前者初级铁芯的纵向两端是断开的，形成了两个纵向边缘，铁芯和绕组不象旋转电机那样在两端相互连接，这将对电机的磁场和性能产生一定的影响。当采用双层绕组时，直线感应电机初级的槽数一般要比相应的旋转电机的槽数多一些，才能放下三相绕组。由于初级铁芯的两端开断，三相绕组之间的互感不相等，将使电动机的运行不对称，并引起负序磁场和零序磁场。消除不对称的方法是，同时使用三台相同的电动机，并将第一台电机的第一相绕组和第二台的第二相绕组及第三台的第三相绕组串联，将第一台的第二相绕组和第二台的第三相绕组及第三台的第一相绕组串联，将第一台的第三相绕组与第二台的第一相绕组及第三台的第二相绕组串联，然后接上电源，这样一来就能获得对称的三相电流。对于不是同时使用三台电动机的场合，可以用增加极数的办法来减小各相之间互感的差别。初级铁芯的两端开断还会引起脉振磁场，消除脉振磁场的一个有效办法是安装补偿线圈。此外直线电机初、次级之间的气隙，由于机械结构刚度的限制和工艺水平的影响，一般要比旋转电机的气隙大2～3倍，因而使其功率和效率大大降低。这是直线电机的一个致命弱点。 　　直线电机能直接产生直线运动，这一点对直线运动机械设计者和使用者有很大的吸引力。不少直线运动的机械是由旋转电机传动的。这时候必须配置由旋转运动变为直线运动的机械传动装置，使得整个装置机构庞大，成本较高和效率较低。采用直线感应电机，不但省去了机械传动机构，而且可因地制宜地将直线感应电机的初级和次级安放在适当的空间位置或直接作为运动机械的一部分，使整个装置紧凑合理，有时还可以降低成本和提高效率。此外在某些场合，直线感应电机有它独特的应用，是旋转电机所不能替代的。但是并不是任何场合使用直线感应电机都能取得良好效果。为此必须首先了解直线电机的应用原则，以便能恰到好处地应用它。其......余下全文>>

五：直线电机是什么工作原理？

直线步进电机的内部机械结构可以看作是将一台旋转式电机沿径向面进行剖开，并将电机的圆周展开成直线而形成的。其中其内部的定子就相当于其直线电机当中的初级，其内部的转子相当于直线电机当中的次级，当向直线电机初级进行通入电流后，即就会在初次级之间的气隙当中产生行波的磁场，直线电机在行波磁场与次级的永磁体的相互作用下即就产生了驱动力，从而实现了连接直线电机的运动部件进行直线运动的目的。

我们设想把一台旋转式运动的感应式电机按其半径的方向进行剖开，并且展平，这就形成了一台直线感应图步进电机。

初级做得很长，延伸到我们运动所需要达到的目标位置，也可以把次级做得很长；既可以初级固定、次级移动，也可以次级固定、初 级移动．

通入交流电后在定子中产生的磁通，根据楞次定律，在动体的金属板上感应出涡流。设引起涡流的感应电压为E，金属板上有电感L和电阻R，涡流电流和磁通密度将按费来明法则产生连续的推力F。

六：求直线电机的详细结构图

说出你的要求，我发给你

七：什么叫做直线电机？？

直线电机分有铁芯和无铁芯两种。

直线电机基本上就是一个平面展开的并且可以直接连接到从动负载的旋转电机。采用此种结构，所有机械传动组件（例如，滚珠/普通丝杠、齿条与齿轮、皮带/ 皮带轮以及减速器）均被取消。依次消除了由机械传动带来的间隙、柔度以及与之相关的其它问题。