直线电机的分类.
直线电机技术手册
直线电机技术手册直线电机是一种将电能转换为直线机械运动的电机。
它具有结构简单、体积小、可调速、低噪音、高效率等优点，被广泛应用于自动化设备、机器人、医疗器械等领域。
本技术手册将介绍直线电机的基本原理、分类、工作原理、应用以及性能参数等内容。
第一篇：直线电机的基本原理直线电机是由电力驱动产生直线运动的装置。
它主要由定子和活子构成，其中定子固定在机械结构上，活子则与定子直接相连接并作为可移动部分。
根据运动方式的不同，直线电机可分为平面直线电机和圆柱直线电机两种。
平面直线电机主要用于平面直线运动，而圆柱直线电机则用于圆柱直线运动。
第二篇：直线电机的分类直线电机根据工作方式的不同可分为直线感应电机、直线同步电机、直线步进电机等。
直线感应电机是利用电磁感应原理工作的，它通过交流电产生的感应电磁场来产生运动。
直线同步电机则是利用电磁场和永磁体之间的作用力来进行直线运动。
直线步进电机则是利用电磁铁和永磁铁之间的吸引力和排斥力来产生直线运动。
第三篇：直线电机的工作原理直线电机的工作原理与旋转电机类似，都是利用电磁感应或者磁场作用力来产生直线运动。
直线电机通过一个交流电源来产生电磁感应场或者磁场，然后利用电磁感应场或者磁场和永磁场之间的作用力来进行直线运动。
直线电机的运动速度可以通过改变电源频率或者改变磁场强度来调节。
第四篇：直线电机的应用直线电机具有结构简单、体积小、可调速、低噪音、高效率等优点，因此被广泛应用于自动化设备、机器人、医疗器械等领域。
在工业自动化领域，直线电机通常用于驱动输送带、自动检测设备、机械臂等。
在医疗器械领域，直线电机通常用于驱动高精度位置调整系统、手术机器人等。
第五篇：直线电机的性能参数直线电机的性能参数包括最大力矩、最大速度、加速度、精度等。
最大力矩是指直线电机产生的最大驱动力；最大速度是指直线电机能够达到的最大运动速度；加速度是指直线电机的加速能力；精度是指直线电机能够实现的运动精度。
直线电机基本结构和分类
直线电机的基本结构和分类
直线电机可以认为是旋转电机在结构上的一种演变，它可以看作将旋转电机在径向剖开，然后将电机沿着圆周展开成直线，形成了扁平型直线电机，见图除了扁平型直线电机的结构形式外，将扁平型直线电机沿着和直线运动相垂直的方向卷成圆柱状（或管状），就形成了管型直线电机，见图2。
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。
此外，直线电机还有弧型和盘型结构，分别见图3。
所谓弧型结构，就是将扁平型直线电机的初级沿运动方向改成弧型，并安放于圆柱形次级的柱面外侧；盘型直线电机是将初级放在次级圆盘靠近外缘的平面上。
图1 由旋转电机演变为直线电机的过程
图2 旋转电机演变为圆筒型直线电机的过程
图3 弧型直线电机和圆盘型直线电机
直线电机按原理可分为直线直流电机、直线交流电机、直线步进电机、混合式直线电机和微特直线电机等。
在励磁方式上，直线交流电机可以分为永磁式（同步）和感应式（异步）两种。
永磁式直线电机的次级由多块永久磁钢铺设，其初级是含铁芯的三相绕组。
感应式直线电机的初级和永磁式直线电机的初级相同，而次级用自行短路的不馈电栅条来代替永磁式直线电机的永久磁钢。
永磁式直线电机在单位面积推力、效率、可控性等方面均优于感应式直线电机，但其成本高，工艺复杂，而且给机床的安装、使用和维护带来不便。
感应式直线电机在不通电时是没有磁性的，因此有利于机床的安装、使用和维护。
直线电机的分类
汇报人：XX
• 直线电机概述 • 直线电机分类方法 • 各类直线电机详细介绍 • 直线电机性能参数与选型依据 • 直线电机技术发展趋势与挑战 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
直线电机概述
定义与发展历程
定义
直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的传动装置，不需要任何中 间转换机构。
U型槽式直线电机
Hale Waihona Puke 结构初级绕组被放置在U型槽内，次级 为直线运动的运动体。
工作原理
当初级绕组通电后，在U型槽内产 生磁场，次级在磁场作用下感应出 电动势并产生电流，从而实现电磁 推力。
应用
U型槽式直线电机具有动态响应快 、推力大、定位精度高等优点，被 广泛应用于高精度定位系统、自动 化生产线等领域。
新能源领域
在新能源汽车、风力发电等新能源领域，直线电机可用于驱动和控制系统，提高能源利用 效率和环保性能。
智能家居与工业自动化
在智能家居、工业自动化等领域，直线电机可用于实现家具、家电等产品的智能化和自动 化控制，提高生活品质和工作效率。
面临挑战及应对策略
技术成熟度不足
当前直线电机技术仍处于发展阶段，技术成熟度有待提高。应加大 研发投入，加强产学研合作，推动技术成熟和应用。
管状型直线电机
结构
初级绕组被放置在管状壳体内壁 上，次级为直线运动的运动体。
工作原理
当初级绕组通电后，在管状壳体 内产生磁场，次级在磁场作用下 感应出电动势并产生电流，从而
实现电磁推力。
应用
管状型直线电机具有结构紧凑、 重量轻、动态响应快等优点，被 广泛应用于自动化设备、机器人
等领域。
04
直线电机性能参数与选型依据
直线电机的分类及特点
直线电机的分类及特点
原理
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。
应用
直线电机主要应用于三个方面：
一是应用于自动控制系统，这类应用场合比较多;
其次是作为长期连续运行的驱动电机;
三是应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。
分类
按结构形式分类：
根据不同的使用场合，直线电机的结构形式和分为：
平板式
U 形
圆筒式
按应用场合对性能参数的要求不同分类：
①高推力(高推力、大位移)直线电机：其典型应用行业有高速、高精数控机床、高速加工中心和并联(杆机构)机床等;其他高速、高精且需要高推力、大位移的场合，如飞行模拟器、弹射器，加速滑轨等。
②高响应(高频响、小位移)直线电机：其典型应用行业有往返频率高、位移小、推力不高的各类精密机床。
特点。
直线电机基本概念
直线电机基本概念直线电机可以看作旋转电机结构上的一种演变，它可以看作将一台旋转电机沿径向剖开，然后将电机的圆周展开成直线。
直线电机可分为：交流直线感应电动机（lim），交流直线同步电动机（lsm）、直流直线电动机（ldm）、直线步进电动机（lpm）、混合式直线电动机（lhm）、微特直线电动机。
其中交流直线同步电动机又分电磁式（em）、永磁式（pm）、可变电阻（vr）、混合式（hb）、超导体（sc）；直线直流电动机分为电磁式、永磁式、无刷；直线步进电动机分为可变电阻型和永磁型。
同步直线电机原理：与直线异步电机一样，直线同步电机也是由旋转电机演变而来，其工作原理与旋转电机相同。
直线同步电动机的磁极一般由直流励磁绕组或永磁体励磁。
在定子绕组产生的气隙行波磁场和磁极磁场的共同作用下，气隙磁场对磁极移动器产生电磁推力。
在这种电磁推力的作用下，如果初级固定，次级将沿着行波磁场的移动方向直线移动。
磁极运动的速度V与行波磁场的速度V一致，V=2ft单位（M/s），t为极距。
同步直线电机与异步直线电机在性能、使用范畴上有何区别：直线异步电动机具有：成本低，相同容量的异步电动机的体积是同容量的同步电动机的6倍左右,常用变频器做速度控制，用于精度要求不是很高的场合。
直线同步电动机具有更大的驱动力，其控制性能，位置精度更好，体积小，重量轻，且具有发电制动功能。
永磁直线同步电动机可应用于各种精密加工设备上。
但是成本相对较高。
永磁体性能的提高和价格的下降，以及由永磁取代绕线式转子中的励磁绕组所带来的一系列优点:如转子无发热问题、控制系统简单、具有较高的运行效率和较高的运行速度等等。
动圈式直线电机和动磁式直线电机：永磁式直线电机可制成动磁式或动圈式。
只要永磁体产生的磁通量由通过绕组的直流电流激励，任何一种永磁直线电机都可以变为电磁（动磁）直线电机。
该动圈结构具有体积小、成本低、效率高等优点。
用于计算机硬盘驱动器的音圈电机是一种动圈式永磁直线直流电机。
直线电机简介
管型直线感应电动机的典型结构如下图所示， 它的初级铁心是由硅钢片叠成的一些环形钢盘，初 级多相绕组的线圈绕成饼式，装配时将铁心与线圈 交替叠放于钢管机壳内。管型电机的次级通常由一 根表面包有铜皮或铝皮的实心钢元或厚壁钢管构成。
两相管型直线感应电动机
直线直流电机主要有两种类型：永磁式和 电磁式。前者多用在功率较小的自动记录仪表 中，如记录仪中笔的纵横走向的驱动，摄影机 中快门和光圈的操作机构，电表试验中探测头， 电梯门控制器的驱动等，而后者则用在驱动功 率较大的机构。下面分别对它们作一些介绍。
直线感应电动机 直线自整角机
Hale Waihona Puke 直线直流电动机 直线步进电动机
直线感应电机主要有两种型式，即平板型和 管型。平板型电机可以看作是由普通的旋转感应 (异步)电动机直接演变而来的。图(a)表示一台旋 转的感应电动机，设想将它沿径向剖开，并将定、 转子圆周展成直线，如图(b)，这就得到了最简单 的平板型直线感应电机。
下图所示的结构是在软铁架两端装有极性同向放置的 两块永久磁铁，称为双永磁体结构，通电线圈可在滑道上 作直线运动。 这种结构具有体积小、成本低、效率高等优 点。国外将它组成闭环系统，用在规格为10英寸录音机中， 得到了良好的效果，在推动2.5N负载的情况下， 最大输入 功率为8W，通过全程只需0.25s，比普通类型闭环系统性能 有很大提高。
下图采用的是强磁铁结构，磁铁产生的磁通经过很小的气隙
被框架软铁所闭合，气隙中的磁场强度分布很均匀。当可动线圈 中通入电流后便产生电磁力，使线圈沿滑轨作直线运动，其 运动方向可由左手定则确定。这种结构的缺点是要求永久磁 铁的长度大于可动线圈的行程。如果记录仪的行程要求很长， 则磁铁长度就更长。因此，这种结构成本高，体积笨重。
直线电机基本概念
直线电机基本概念直线电机可以看作旋转电机结构上的一种演变，它可以看作将一台旋转电机沿径向剖开，然后将电机的圆周展开成直线。
直线电机可分为：交流直线感应电动机（LIM），交流直线同步电动机（LSM）、直流直线电动机（LDM）、直线步进电动机（LPM）、混合式直线电动机（LHM）、微特直线电动机。
其中交流直线同步电动机又分电磁式（EM）、永磁式（PM）、可变电阻（VR）、混合式（HB）、超导体（SC）；直线直流电动机分为电磁式、永磁式、无刷；直线步进电动机分为可变电阻型和永磁型。
同步直线电动机的原理：直线同步电动机与直线异步电动机一样也是由旋转电机演化来的，其工作原理与旋转电机一样。
直线同步电动机的磁极一般有直流励磁绕组励磁，或有永磁体励磁。
在定子绕组产生的气隙行波磁场与磁极磁场的共同作用下，气隙磁场对磁极动子产生电磁推力。
在这个电磁推力的作用下，如果初级是固定不动的，那么次级就沿着行波磁场的运动方向做直线运动。
磁极运动的速度v就与行波磁场的移动速度一致,且v=2f t单位(m/s),t为极距。
同步直线电机与异步直线电机在性能、使用范畴上有何区别：直线异步电动机具有：成本低，相同容量的异步电动机的体积是同容量的同步电动机的6倍左右,常用变频器做速度控制，用于精度要求不是很高的场合。
直线同步电动机具有更大的驱动力，其控制性能，位置精度更好，体积小，重量轻，且具有发电制动功能。
永磁直线同步电动机可应用于各种精密加工设备上。
但是成本相对较高。
永磁体性能的提高和价格的下降，以及由永磁取代绕线式转子中的励磁绕组所带来的一系列优点:如转子无发热问题、控制系统简单、具有较高的运行效率和较高的运行速度等等。
动圈式直线电机与动磁式直线电机：永磁直线电动机可以做成动磁型，也可以做成动圈型。
只要使永磁体产生的磁通由绕组通入直流电励磁产生，任何一种永磁式直线电动机都可以改为电磁式（动磁）直线电动机。
动圈型结构具有体积小，成本低和效率高等优点。
直线运动的电机叫直线电机结构适这样的
直线运动的电机叫直线电机结构适这样的直线电机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驱动装置。
直线电机广泛应用于工业、民用、军事等各个领域。
直线电机按照结构可以分为平板型、U型、圆筒型等几种类型，其中圆筒型直线电机相比于其它类型的直线电机具有更高的能源效率，即同样体积的电机可以获得更大的推力。
虽然圆筒型直线电机具有一定的性能优势，但是也存在尺寸方面的限制，如在某一方向外形高度上，圆筒型直线电机要比平板型或U 型的尺寸更大，从而限制了该类型电机的应用场合。
直线电机包括：定子，定子包括定子外壳、设在定子外壳内的线圈骨架和设在线圈骨架上的线圈绕组，其中定子外壳与线圈骨架之间限定出容纳腔；动子，动子设在线圈骨架内；用于检测动子的位移的位移检测器，位移检测器设在容纳腔内；和用于对位移检测器的检测信号进行处理的位移检测电路板，位移检测电路板设在容纳腔内且与位移检测器相连。
励磁用永久磁铁上设置有扭斜角并将其配置在工作台上。
像这样，在永久磁铁上设置扭斜角的情况下，与没有设置扭斜角的情况相比，工作台在冲程方向上的尺寸变长。
其结果是存在以下问题，相对于固定基座的工作台的有效冲程长度变短。
直线电机 1 是将电枢 2 作为定子、并将励磁 3 作为可动部件的动磁铁型的直线电机。
电枢 2 具备：具有沿着励磁 3 的冲程方向 ( 行进方向 ) 排列的多个 ( 在该例子中是九个 ) 齿 4 的电枢铁心 5 ；以及卷绕在各齿 4 上的多个 ( 在该例子中是九个 ) 电枢线圈6。
卷绕在各齿 4 上的电枢线圈 6 被容纳在槽 7 中，所述槽 7 形成在各个齿 4 之间。
励磁 3 具备：磁轭 10，其沿着上述冲程方向移动自如地被未图示的直线导轨支撑；以及多个永久磁铁，其沿着上述冲程方向以NS 的极性交替不同的方式并以预定间隔、配置在磁轭 10 的与电枢 2 对置的对置面上。
在该例子中，多个永久磁铁由三个主极磁铁 11 和两个附加极磁铁12 构成，将这两个附加极磁铁 12 配置在这些主极磁铁 11 的上述冲程方向上的两端侧。
直线电机选型知识点总结
直线电机选型知识点总结一、直线电机的工作原理直线电机是一种利用电磁感应原理实现的线性运动型电机，工作原理和直流电动机相似，但是线性运动的特点使得直线电机具有更广泛的应用领域。
直线电机由定子和活动子两部分组成，通常定子是由线圈组成，而活动子则是由磁铁组成。
当通电时，定子线圈产生磁场，吸引或排斥活动子的磁铁，从而实现线性运动。
二、直线电机的分类1. 电磁直线电机：利用磁铁和电磁感应原理实现线性运动的电机，包括直线同步电机、直线步进电机等。
2. 永磁直线电机：利用永磁体和电流之间的相互作用实现线性运动的电机，包括直线同步永磁电机、直线步进永磁电机等。
3. 超导直线电机：利用超导材料的独特性质实现超导电磁体和磁场之间的相互作用，实现线性运动的电机。
三、直线电机选型的影响因素1. 负载要求：负载要求包括负载力大小、运动速度、加速度等，这些要求将影响直线电机的功率、扭矩和速度等性能参数的选取。
2. 运动模式：直线电机可以实现直线运动、往复运动、多自由度运动等不同的运动模式，根据具体的应用需求选择不同类型的直线电机。
3. 环境条件：包括工作温度、湿度、防尘防水等环境条件，好的直线电机应具有良好的耐高温、防尘防水等性能。
4. 机械结构：机械结构包括导轨、导向装置等，需要考虑直线电机与周围设备的机械匹配性，确保能够实现稳定的运动。
5. 控制系统：控制系统包括控制方式、控制精度、控制算法等，应根据具体应用场景选择合适的控制系统，确保直线电机的准确性和稳定性。
四、直线电机选型的方法1. 根据负载要求选取合适的型号：首先根据负载的大小、运动速度、加速度等要求选取合适的直线电机型号，通常可以通过查阅相关的技术手册或者咨询厂家进行选型。
2. 根据环境条件选取合适的材料和防护措施：根据具体的环境条件选取能够满足要求的材料和防护措施，例如高温工作环境可以选用耐高温材料，防水防尘环境需要选用防护等级较高的直线电机。
3. 根据机械结构进行匹配：根据直线电机与周围设备的机械匹配性进行选型，确保直线电机能够稳定运行。
直线电机的分类.
• 按结构形式分类
扁平型
长初级 短初级 单边型 双边型 短初级
圆盘型 圆弧型 圆弧型
圆筒型直线电机—外形如旋转电机的圆柱形直线电机，需要 时可做成既有旋转运动又有直线运动的旋转直线电机。 圆盘型直线电机虽也做旋转运动，但与普通旋转电机相比有 两个突出优点：力矩与旋转速度可以通过多台初级组合的方法 或通过初级在圆盘上的径向位置来调节；无需通过齿轮减速箱 就能得到较低的转速，电机噪声和振动很小。 圆弧型直线电机也具有圆盘型的特点，两者的主要区别在于 次级的形式和初级对次级的驱动点有所不同。
图(b)所示的结构是在软铁架两端装有极性同向放置的两块 永久磁铁，通电线圈可在滑道上作直线运动 这种结构具有 体积小，成本低和效率高等优点。
动圈型
动铁型需要一个固定的长电枢，电枢绕组用铜量大，结构 复杂；移动系统重量也较大，惯性大，消耗功率多。优点 是电机行程可做得很长，又可做成无接触式直线直流电动 机。目前，实际生产中动圈型用得很多。
1.1.2气隙 直线电机的气隙相对于旋转电机的气隙要大得多，主要是 为了保证在长距离运动中，初级与次级之间不致摩擦。 复合次级和铜(铝)次级：因为铜或铝均属非磁性材料， 其导磁性能和空气相同，故：
电磁气隙=机械气隙(单纯的空气隙)+铜板或铝板厚度
直线感应电动机的缺点：气隙大，功率因数低
1.2直线感应电动机的基本原理
在行波磁场切割下，次级导条将产生感应电势和电流， 所有导条的电流和气隙磁场相互作用，便产生切向电磁 力。如果初级是固定不动的，那末次级就顺着行波磁场 运动的方向作直线运动。若次级移动的速度用v表示，则 滑差率
vs v s vs
次级移动速度
v (1 s)vs 2 f (1 s)
直线电机
直线电机经常简单描述为旋转电机被展平，而工作原理相同。动子（forcer, rotor) 是用环氧材料把线圈压缩在一起制成的.而且,磁轨是把磁铁（通常是高能量的稀土磁铁）固定在钢上.电机的动子包括线圈绕组，霍尔元件电路板，电热调节器（温度传感器监控温度）和电子接口。在旋转电机中，动子和定子需要旋转轴承支撑动子以保证相对运动部分的气隙（air gap）。同样的，直线电机需要直线导轨来保持动子在磁轨产生的磁场中的位置。和旋转伺服电机的编码器安装在轴上反馈位置一样，直线电机需要反馈直线位置的反馈装置--直线编码器，它可以直接测量负载的位置从而提高负载的位置精度。
直线电机
目录
与旋转电机比较
应用
精密直线电机
圆柱形动磁体直线电机
U 型槽式直线电机
平板直线电机
小结
直线电机的发展历史
直线电机又称为线性马达。现在已制成了直线运动的电动机，即直线电机．
直线电机的原理并不复杂。设想把一台旋转运动的感应电动机沿着半径的方向剖开，并且展平，这就成了一台直线感应电动机（图）。在直线电机中，相当 于旋转电机定子的，叫初级；相当于旋转电机转子的，叫次级。初级中通以交流，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动．这时初级要做得很长，延伸到运动 所需要达到的位置，而次级则不需要那么长。实际上，直线电机既可以把初级做得很长，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。
无槽有铁芯：无槽有铁芯平板电机结构上和无槽无铁芯电机相似。除了铁芯安装在钢叠片结构然后再安装到铝背板上，铁叠片结构用在指引磁场和增加推力。磁轨和动子之间产生的吸力和电机产生的推力成正比，迭片结构导致接头力产生。把动子安装到磁轨上时必须小心以免他们之间的吸力造成伤害。无槽有铁芯比无槽无铁芯电机有更大的推力。
直线电机的选型方法
直线电机选型要求准则：直线电机：①峰值推力不小于计算峰值推力；②连续推力不小于计算连续推力
1、直线电机的分类
单轴模组、龙门直线模组、XY直线模组、流水线直线电机、标机设备直线模组直线电机系统配套及选型
1、直线电机的选型要求
如何确定系统能达到最大的速度或者加速度？
选型要求准则：
直线电机：①峰值推力不小于计算峰值推力；
②连续推力不小于计算连续推力；
③计入20%裕度，电机推力要大于或等于1.2计算推力；
承载能力：①（有铁芯电机要考虑直线导轨有足够承载电磁吸力的能力）；
②精度等级
③品牌选择（HIWIN、CPC、PIM）,一般应用场景
（THK、IKO、INA），高精密应用场景
光栅方面：①光栅尺栅距；
②分辨率；
③最大允许速度=分辨率*采样频率；
④厂家选择：雷尼绍、海德汉、Microe；
驱动器方面：峰值电流大于或等于直线电机峰值电流；
连续电流大于或等于直线电机峰值电流；
母线电压Ubus=VMax Ke+IpR
2、直线电机的计算选型
1、系统运动参数的技术要求
行程：总行程、加减速行程、匀速行程；
运动时间：加速时间Ta，匀速时间Tr，减速时间Td，停歇时间Tdw、运动周期T
运动质量：有效负责、平台质量、动子质量；
运动速度：最大速度；。
直线电机介绍
一．直线电机的发展历史1845 年英国人Charles Wheastone发明了世界上第一台直线电动机，但这种直线电动机由于气隙过大而导致效率很低，未获成功。
在160多年的历史中直线电机主要经历了三个时期，分别是：1.1840～1955年为探索实验时期在这个期间直线电机从设想到试验再到部分试验，经历了一个不断探索的过程。
最早明确提出直线电机的文章是1890年美国匹兹堡市的市长写的一片文章，然而限于当时的技术条件，最终并没有获得成功。
到了1905年出现了将直线电机作为火车推进机构的设想，给当时各国的研究人员带来了极大的鼓舞，在1917年出现了第一台圆筒形直线电机，并试图用它来作为导弹的发射装置，但始终还是停留在模型阶段。
经过1930年到1940年的实验阶段，科研人员获取了大量的实验数据，从而对理论有了更深的认识。
在随后的过程中，1945年美国的西屋电气研制成功了电力牵引飞机弹射器，它以7400kw的直线电机作为动力，并且成功的进行了试验，同时使得直线电机可靠性等优点得到了重视。
在1954年英国皇家飞机制造公司成功利用双边扁平型直流直线电机制成了导弹发射装置。
但是在这个过程中，由于直线电机与旋转电机相比在成本和效率方面没有优势，并没有取得突破性的成功。
2.1956—1970年为直线电机的开发应用期1955年以后，直线电机进入了全面的开发阶段，同时该时期的控制技术和材料技术的发展，更有力的促进了直线电机的开发。
直线电机的使用设备逐渐被开发出来，例如采用直线电机的MHD泵、自动绘图仪、磁头定位驱动装置、空气压缩机等。
3. 1971年至今为直线电机的使用商品时期到目前，各类直线电机的应用得到了推广，形成了许多有实用价值的商品，直线电机开始在旋转电机无能为力的地方寻找自己的位置。
例如，直线电机应用于磁悬浮列车，液态金属的输送和搅拌，电子缝纫机和磁头定位装置，直线电机冲压机等等。
二．直线电机工作原理和分类所谓的直线电机就是利用电磁原理，将电能装换为直线运动的装置。
直线电机的分类
栅型次级：一般是在钢板上开槽， 在槽中嵌入铜条(或铸铝)，然后用 铜带在两端短接而成。
钢次级或磁性次级：钢既起导磁作用，又起导电作用.由 于钢的电阻率较大，故钢次级直线电机的电磁性能较差， 且法向吸力也大(约为推力的10倍左右)。
复合次级：钢板上复合一层铜板(或铝板)。
铜(铝)次级或非磁性次级:用于双边型直线电机中
1.直线感应电动机
1.1主要类型和结构
直线感应电机主要有两种型式，即平板型和管型。平板 型电机可以看作是由普通的旋转感应(异步)电动机直接演变 而来的。图1-1(a)表示一台旋转的感应电动机，设想将它沿 径向剖开，并将定、转子圆周展成直线，如图1-1(b)，这就 得到了最简单的平板型直线感应电机。
s vs v vs
次级移动速度 v (1 s)vs 2 f (1 s)
此式表明改变极距或电源频率都可改变直线感应电机的速 度。与旋转电机一样，改变直线电机初级绕组的通电相序， 可改变电机运动的方向，因而可使直线电机作往复直线运 动。
1-4管型直线感应电机的形成 (a) 平板型； (b) 管型
1-3行波磁场
直线电机是由旋转电机演变而来的， 因而当初级的多相绕 组中通入多相电流后， 也会产生一个气隙基波磁场，但是
这个磁场的磁通密度波B是直线移动的，故称为行波磁场。
行波的移动速度与旋转磁场在定子内圆s
2
T
2f
τ为极距，f为电源频率
在行波磁场切割下，次级导条将产生感应电势和电流， 所有导条的电流和气隙磁场相互作用，便产生切向电磁 力。如果初级是固定不动的，那末次级就顺着行波磁场 运动的方向作直线运动。若次级移动的速度用v表示，则 滑差率
直线电动机 直线驱动器
直线电机的原理_直线电机种类
直线电机的原理_直线电机种类导语：说起直线电机，英文是linearservomotor。
说起来，在我们现在常见的马达，都是旋转电机。
电机的发展史，从电机的发展历史，来说电机的各类功能应用和优势。
说起直线电机，英文是linearservomotor。
说起来，在我们现在常见的马达，都是旋转电机。
电机的发展史，从电机的发展历史，来说电机的各类功能应用和优势。
1、直线电机的原理：行业内，把直线电机也叫做“直驱”，所以你如果看到直驱，那就是在描述直线电机和DD马达两种产品。
记住啊，行业内的直驱是包含DD马达的。
直线电机的原理并不复杂．你可以理解为把一台旋转运动的感应电动机沿着半径的方向剖开，并且展平，这就是一台直线电机。
如果同旋转的电机进行对应去理解，在直线电机中，相当于旋转电机定子的，叫初级；相当于旋转电机转子的，叫次级，初级中通过交流电，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。
从电磁感应的角度来分析：上图的两种平板的直线电机，（a）一种为扁平式直线电机，（b）为双扁平式的直线电机。
我们以（b）中的情况来说明电磁力的变化，初级是上下两侧，永磁体提供完整的电磁回路。
在次级线圈中的导线恰好能够切割电磁感性线，产生安培力，根据左手定则，我们能够看到次级会向左，或者向右运动。
2、直线电机的种类：1、扁平式电机2、DD马达（直驱电机）这种直驱形式的DD 马达，可以提供较大的力矩。
3、音圈电机音圈电机在原理上面，同直线电机相同，可以简单的理解为是线圈匝数较少的直线电机。
4、直线电机的主要玩家目前中国市场更主要的直线电机玩家，并不多，主要集中在华南。
国内直驱伺服领域，驱动方面做的最好的是高创，在直线电机市场雅科贝思的市场规模最大。
目前直驱市场，主要的玩家是自身设备比较长使用企业。
例如大族激光等等。
5、直线电机主要应用的场景主要使用领域包括：激光设备，3C非标设备例如检测，贴合等等。
还包括对洁净度要求比较高的医药领域。
直线电动机的类型
直线电动机的类型1.圆柱形反社版圆柱形动磁体直线电动机动子是圆柱形结构，沿固定着磁场的圆柱体运动。
这种电动机最初应用于商业场合，但是不能使用于要求节省空间的平板式和U形槽式直线电动机的场合。
圆柱形动磁体直线电动机的磁路与动磁执行器相似，区别在于线圈可以复制以增加行程。
典型的线圈绕组是三相组成的，使用霍尔装置实现无刷换相。
推力线圈是圆柱形的，沿磁棒上下运动。
这种结构不适合对磁通泄漏敏感的应用。
必须小心操作保证手指不卡在磁棒和有吸引力的侧面之间。
管状直线电动机设计的一个潜在的问题出现在，当行程增加，由于电动机是完全圆柱的而且沿着磁棒上下运动，唯一的支撑点在两端。
保证磁棒的径向偏差不至于导致磁体接触推力线圈的长度总会有限制。
2.U形槽式U形槽式直线电动机有两个介于金属板之间且都对着线圈动子的平行磁轨。
动子由导轨系统支撑在两磁轨中间。
动子是非钢的，意味着无吸力且在磁轨和推力线圈之间无干扰力产生。
非钢线圈装配惯量小，允许非常高的加速度。
线圈一般是三相的，无刷换相。
可以用空气冷却法冷却电动机来获得性能的增强。
也有采用水冷方式的，这种设计可以较好地减少磁通泄露，因为磁体面对面安装在U形导槽里。
这种设计也最小化了强大的磁力吸引带来的伤害。
这种设计的磁轨允许组合以增加行程长度，只局限于线缆管理系统可操作的长度、编码器的长度和机械构造的大而平的结构。
3.平板有3种类型的平板式直线电动机(均为无刷):无槽无铁心、无槽有铁心和有槽有铁心。
选择时需要根据对应用要求的理解。
无槽无铁心平板电动机是一系列coils安装在一个铝板上。
由于FOCER没有铁心，电动机没有吸力和接头效应(与U形槽式电动机同)。
该设计在某些应用中有助于延长轴承寿命。
动子可以从上面或侧面安装以适合大多数应用。
这种电动机对要求控制速度平稳的应用是理想的，如扫描应用，但是平板磁轨设计产生的推力输出最低。
通常，平板磁轨具有高的磁通泄露，所以需要谨慎操作以防操作者受它们之间和其他被吸材料之间的磁力吸引而受到伤害。
常见直线电机分类和性能对比研究
技术平台常见直线电机分类和性能对比研究陆爱国（上海杰先自动化系统有限公司，上海 200331）摘 要：直线电机优越的特性已经为人们熟知，随着自动化程度的提高和高精度、高速度的需求，直线电机开始逐渐普及应用。
本文从直线电机的分类切入，综合讨论了AC直线电机、DC直线电机、有铁心直线电机、无铁心直线电机等各类直线电机的原理、结构特点和差异。
对实际应用最广泛的AC同步直线（LSM）中的平板型直线电机、U型直线电机、磁轴型直线电机进行深入对比，最后提供了一种应用选型计算的方法。
通过系统分析各类直线电机的特性及适宜的应用场合，为更好地应用和选型提供参考依据。
关键词：直线电机；磁轴型直线电机；选型分析；性能评价0 引言现今，自动化领域对直线电机的使用越来越重视，其高速、高精度的特点被认可，替代旋转伺服电机的趋势也非常地显著。
在技术进步和应用多样化需求日益增多的现况下，常见的旋转伺服电机加丝杠传动的结构不能满足设备越来越高的要求。
直线电机的产生恰恰可以弥补丝杠传动的这些不足，因此近些年来直线电机的使用以每年20%~30%的增长速度不断地应用于各种自动化设备上。
然而直线电机种类较多，不同类型的直线电机有不同的特点和应用场合，本文将重点论述各类直线电机的结构、原理和特性。
1 直线电机类型市场上常见的直线电机从节约材料增加推力的角度区分可以分为有铁心和无铁心直线电机；从外形结构上区分可分为平板型、U型、轴型（磁轴型）；从驱动电源角度区分可分为交流（AC）和直流（DC）直线电机。
以上分类中AC直线同步电机有各种不同的构造特点，其中平板型和轴型的结构差异最大。
同时又区分为有铁心和无铁心的结构，然而轴型电机在市场上很难看到有铁心的轴型电机。
由于有铁心直线电机的多个缺点限制，在自动化产业中无铁心的直线电机的使用更为广泛。
2 直线电机的差异2.1 与旋转电机的差异直线电机可以看作是旋转电机将圆形的结构切开一边展开的形状。
旋转电机和直线电机最重要的几点差异在于：旋转电机可以连续地单向旋转，直线电机受长度或空间的影响不能连续单方向运行；旋转电机的齿轮传动、丝杠传动存在传动效率的影响，在匀速段电机处于恒功率输出，直线电机是直接驱动负载的，匀速运动段时间非常少，能量的消耗主要是加减速的时候。
直线电机原理与选型
无铁芯电机
图8：无铁芯直线电机
无铁芯电机
此外，无铁芯电机中的施力部件的质量比 有铁芯电机中的施力部件质量更小，因而 这种结构的电机能够产生很大的加速度， 整体动态性能非常好。无铁芯结构没有齿 槽效应，也没有吸引力，因此可以增加轴 承的使用寿命，在某些情况下还可以使用 更小的轴承。
无铁芯电机
因为无铁芯电机结构具有出色的动态性能， 在运动过程中不会出现齿槽效应，因而功 能非常强大，但是它们的散热效率不如铁 心电机。因为接触面积较小，从绕组底座 到冷却板的导热通道较长，所以这些电机 的满负载功率较低。此外，为了达到合适 的作用力和行程而采用的双排磁体结构也 增加了这个电机的总成本。
铁芯电机
铁芯电机的优势： • 单位尺寸的作用力很大 – 使用铁芯汇聚 流场。 • 成本更低– 采用开面结构，只使用一排磁 体。 • 散热性能好– 因为采用了铁芯，表面积很 大，所以很容易散热。
铁芯电机
铁芯电机的劣势： • 正常吸引力 – 相当于电机所产生的作用 力的5到13倍。 • 齿槽效应 – 限止运动的平稳度，并导致 速度波动。
CUM2系列
规 格CUM2-S1-BCUM2-S2-BCUM2-S3-BCUM2-S4-B性能参数 单位串联串联并联并联连续力,线圈峰值力电机常数连续功率峰值功率电线周 长最大总线电压V330330330330最大线圈温度℃热耗散系数连续电流峰 值电流力常数反电势常数感应系数终端电阻电气时间常数机械参数线圈质量 线圈长度轨道质量（/63mm）电磁吸力N(1b)0
CUM2系列
电机线圈
例如：CUM2-S-S2-K-3.0-B
型号 连接方式
尺寸
热传感器
电缆长度 系列号
CUM2 S=串联
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图 1 - 1 直线电机的形成 (a) 旋转电机； (b) 直线电机
1.1.1初级和次级 由定子演变而来的一侧称作初级，初级铁心也是由硅钢片叠 成的，—面开有槽，三相(或单相)绕组嵌置于槽内。 1)扁平式初级结构 2)圆筒式初级:一般由用硅 钢加工成具有凹槽的圆环组 成，装配时四周用螺栓拉紧
交流直线感应电动机（LIM） 交流直线同步电动机（LSM）
电磁式（EM）LSM 永磁式（PM）LSM 可变阻抗（VR）LSM 混合式（HB）LSM 超导体（SC）LSM
直线电动机 直线直流电动机（LDM）
电磁式LDM 永磁式LDM 无刷LDM VR形LPM
直线步进电动机（LPM） 混合式直线电动机（LHM）
1.1.2气隙 直线电机的气隙相对于旋转电机的气隙要大得多，主要是 为了保证在长距离运动中，初级与次级之间不致摩擦。 复合次级和铜(铝)次级：因为铜或铝均属非磁性材料， 其导磁性能和空气相同，故：
电磁气隙=机械气隙(单纯的空气隙)+铜板或铝板厚度
直线感应电动机的缺点：气隙大，功率因数低
1.2直线感应电动机的基本原理
PM形LPM
直线驱动器
直线振荡电动机（LOM） 直线电磁螺线管电动机（LES） 直线电磁泵（LEP） 直线超声波电动机（LUM） 直线发电机（LG）
1.直线感应电动机
1.1主要类型和结构
直线感应电机主要有两种型式，即平板型和管型。平板 型电机可以看作是由普通的旋转感应(异步)电动机直接演变 而来的。图1-1(a)表示一台旋转的感应电动机，设想将它沿 径向剖开，并将定、转子圆周展成直线，如图1-1(b)，这就 得到了最简单的平板型直线感应电机。
在行波磁场切割下，次级导条将产生感应电势和电流， 所有导条的电流和气隙磁场相互作用，便产生切向电磁 力。如果初级是固定不动的，那末次级就顺着行波磁场 运动的方向作直线运动。若次级移动的速度用v表示，则 滑差率
vs v s vs
次级移动速度
v (1 s)vs 2 f (1 s)
1-3行波磁场
直线电机是由旋转电机演变而来的， 因而当初级的多相绕 组中通入多相电流后， 也会产生一个气隙基波磁场，但是 这个磁场的磁通密度波B是直线移动的，故称为行波磁场。 行波的移动速度与旋转磁场在定子内圆表面上的线速度是一 样的，即为，称为同步速度。
2 vs 2f T
τ为极距，f为电源频率
2）圆筒型直线电机
圆筒式直线电机，次级一般是厚壁钢管，为了提高单位 体积所产生的起动推力，可以在钢管外圆覆盖一层 1~2mm厚的铜管或铝管，成为复合次级，或者在钢管上 嵌置铜环或浇铸铝环，成为类似于笼型的次级。
嵌置铜环或铝环的圆筒式次级
直线电机的运动方式可以是固定初级，让次级运动，此称 为动次级；相反，也可以固定次级而让初级运动，则称为 动初级。
2.2电磁式直线直流电动机
任何一种永磁式直线直流电动机都可改为电磁式直线 直流电动机，这只要把永久磁铁改换成相应的电磁铁就 可以了。5-6所示的电磁式动圈型直线直流电动机。对于 动圈型直线直流电动机，电磁式的成本要比永磁式低得 多，这是因为： 1.永磁式动圈型直线直流电动机需要在电机整个行程上 铺上一层价格昂贵的永磁铁，电磁式只需要使用一般材 料的激磁线圈通以直流电就可产生所需要的磁动势。 2.永磁材料质硬，机械加工困难，加工费用大。 3.电磁式可通过串、并联激磁绕组和附加补偿绕组等方 法使电机性能得到改善，而永磁式就缺少这种灵活性。
此式表明改变极距或电源频率都可改变直线感应电机的速 度。与旋转电机一样，改变直线电机初级绕组的通电相序， 可改变电机运动的方向，因而可使直线电机作往复直线运 动。
1-4管型直线感应电机的形成 (a) 平板型； (b) 管型
1-5直线感应电机的线圈 (a) 菱形； (b) 饼式
1-6两相管型直线感应电动机
三.分类
• 按结构形式分类
扁平型
长初级 短初级 单边型 双边型 短初级
圆盘型 圆弧型 圆弧型
圆筒型直线电机—外形如旋转电机的圆柱形直线电机，需要 时可做成既有旋转运动又有直线运动的旋转直线电机。 圆盘型直线电机虽也做旋转运动，但与普通旋转电机相比有 两个突出优点：力矩与旋转速度可以通过多台初级组合的方法 或通过初级在圆盘上的径向位置来调节；无需通过齿轮减速箱 就能得到较低的转速，电机噪声和振动很小。 圆弧型直线电机也具有圆盘型的特点，两者的主要区别在于 次级的形式和初级对次级的驱动点有所不同。
电枢的等效电路如图5-7b 所示，其并联支路数a=p （极对数）。 可见极对数越多，电 枢的等效电路的并联支路 数越多，等效电阻越小， 相同额定电压时的电枢容 量就越多。 实践证明，多极低压 大电流型结构在工业上比 较实用。
2.直线直流电机
根据磁动势（或磁通）源的不同，直线直流电动机可分为 永磁式和电磁式两大类。 永磁式是采用永久磁铁作磁通源，而电磁式是用直流电流 来激励的。永磁式直线直流电动机容易达到无刷无接触运 行。但永磁材料由于质硬，很难进行机械加工，因而一般 来说永磁式电动机的制造成本比电磁式高。而电磁式比永 磁式多了一项激磁损耗。直线直流电动机的基本结构分类 如图5-2所示。
图(b)所示的结构是在软铁架两端装有极性同向放置的两块 永久磁铁，通电线圈可在滑道上作直线运动 这种结构具有 体积小，成本低和效率高等优点。
动圈型
动铁型需要一个固定的长电枢，电枢绕组用铜量大，结构 复杂；移动系统重量也较大，惯性大，消耗功率多。优点 是电机行程可做得很长，又可做成无接触式直线直流电动 机。目前，实际生产中动圈型用得很多。
由转子演变而来的一侧称作次级。 1）扁平型直线电机
栅型次级：一般是在钢板上开槽， 在槽中嵌入铜条(或铸铝)，然后用 铜带在两端短接而成。
钢次级或磁性次级：钢既起导磁作用，又起导电作用.由 于钢的电阻率较大，故钢次级直线电机的电磁性能较差， 且法向吸力也大(约为推力的10倍左右)。 复合次级：钢板上复合一层铜板(或铝板)。 铜(铝)次级或非磁性次级:用于双边型直线电机中
2.1永磁式直线直流电动机 永磁式直线直流电动机可做成动线圈型（简称动圈 型）如图(c)所示；也可做成动磁铁型（简称动铁型） 如图（b）所示。
图(c)所示结构是采用永久磁铁移动的型式。 在一个软铁框架上套有线圈，该线圈的长度要包括整个行程。显 ，当这种结构形式的线圈流过电流时，不工作的部分要白白消耗能 。为了降低电能的消耗，可将线圈外表面进行加工使铜裸露出来， 过安装在磁极上的电刷把电流馈入线圈中(如图中虚线所示)。这样， 磁极移动时，电刷跟着滑动，可只让线圈的工作部分通电。但由于 刷存在磨损，故降低了可靠性和寿命。
按功能用途分类
种类 衡量指标
推力/功率比 效率、功率因数 能效率（输出动能/电 源提供的电能）
应用
阀门开闭，门窗移动，机械手操作，推 车等 高速磁悬浮列车，高速运行的输送线 导弹、鱼雷的发射，飞机的起飞，冲击、 碰撞等试验机的驱动
力电原则上对于每一种旋转电机都有其相应的直线电机 按照工作原理来区分可以分两大方面：直线电动机和直线 驱动器。具体分类见图1。
电磁式动极型（或动铁式） 直线直流电动机大多做成多 极式，如图5-7所示。电枢 绕组是一个环绕在铁心上的 单层线圈。在线圈外表面的 某一侧面用机械加工的方法 去掉铜线上的漆膜，使铜线 这个侧面裸露出来，形成 直线直流电动机的“整流子”。 电刷安装在动极上随动极运 动。电刷在剥出漆皮的电枢 线圈表面上滑动就相当于电刷在换向器上移动，以保证在某极下的 电枢绕组的电流方向在运动过程中始终不变，从而保证电枢始终受 到一定方向的电磁推力。