直线电机

结构简单
管型直线电机不需要经过中间转换机构而直接产生直线运动， 使结构大大简化，运动惯量减少，动态响应性能和定位精度 大大提高；同时也提高了可靠性，节约了成本，使制造和维 护更加简便。它的初次级可以直接成为机构的一部分，这种 独特的结合使得这种优势进一步体现出来。
适合高速直线运动
因为不存在离心力的约束，普通材料亦可以达到较高的速度。 而且如果初、次级间用气垫或磁垫保存间隙，运动时无机械 接触，因而运动部分也就无摩擦和噪声。这样，传动零部件 没有磨损，可大大减小机械损耗，避免拖缆、钢索、齿轮与 皮带轮等所造成的噪声，从而提高整体效率。
THANKS
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
地铁和动车的直线电机应用原理基本相同
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直线电机输送方面的应用
太空电梯
商城电梯
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右图是网友绘制的一款直 线电机枪概念图，明显可以看 出其枪管部分拥有直线电机的 结构。位于传统弹匣的位置的 是能源装置。因为耗能巨大等 原因这类武器投入使用还有很 长一段路要走。
精度高
直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和 误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。 通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。
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适应性强
直线电机的初级铁芯可以用环氧树脂封成整体，具有较好的
防腐、防潮性能，便于在潮湿、粉尘和有害气体的环境中使
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当三相电流随时间变化时，气隙磁场将按A,B,C相序沿直线移动。显然，行波 磁场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Vs （m/s),称为同步速度，且
再来看行波磁场对次级的作用。假定次级为删形次级，次级导条在行波磁场 切割下，将感应电动势并产生电流。而所有导条的电流和气隙磁场相互作用 便产生电磁推力。在这个电磁推力的作用下，如果初级是固定不动的，那末 次级就顺着行波磁场运动方向作直线运动。
轮辕呈曲直，凿枘取方圆
我们毕—业直啦线电机 其实是答辩的标题地方
小组成员 刘易 潘科宇 黄鸿资 陈珂伟
C O N TA N T S
发展历史 原理结构 优点比较 实际应用
发展历史
发展历史 原理结构 优点比较 实际应用
查尔斯·威特斯通
赫曼·坎珀
埃里克·莱思韦特
直线电机的历史最早可以追溯到19世纪40年代，查尔斯·威特斯通 （Charles Wheatstone ，1802-1875）在伦敦国王学院的研究。但他 的模型效率太低不能投入使用。1935年，德国工程师赫曼·坎珀 （Hermann Kemper，1892-1977）制造出了一个可工作的模型。到了 20世纪40年代晚期，曼彻斯特大学的埃里克·莱思韦特（Eric Laithwaite， 1921-1977）发明了第一个全尺寸的工作模型。
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直线电机在数控机床中的应用
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直线电机应用于螺旋压力机
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磁悬浮列车
磁悬浮列车无接触式牵引技术 要求采用长定子同步直线电机驱动， 定子三相绕组由防护电缆组成，嵌 放在导轨两侧的定子槽中。定子三 相绕组通电后，产生一个移行磁场， 与布置在车辆上的悬浮磁铁相互吸 引作用，实现牵引。
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初级绕组利用率高
在管型直线感应电机中，初级绕组是饼式的，没有端部绕组，
因而绕组利用率高。
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无横向边缘效应
横向效应是指由于横向开断造成的边界处磁场的削弱，而圆
筒型直线电机横向无开断，所以磁场沿周向均匀分布。
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易于调节和控制
通过调节电压或频率，或更换次级材料，可以得到不同的速
原理结构
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
基本 结构
原理 结构
工作 原理
电机 种类
发展历史
基本 结构
原理结构
优点比较
实际应用
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。
物料输送
直线电机在各 种物料输送和搬运 方面具有独特的优 势：在垂直输送方 面有直线电机电梯、 升降机；在平面输 送方面有直线电机 驱动的邮政包件分 拣加工线、行李输 送线等。
军事
人们对高速直线 电机已经提出来一 些用途，比如武器。 现在的穿甲弹药往 往含有大量具有极 大动能的弹丸，直 线电机就非常适合 达到这样的目的。
用；而且可以设计成多种结构形式，满足不同情况的需要。
运动安静
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由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚 动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大
大降低。
动刚度高
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由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节 的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同
时也提高了其传动刚度。
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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。
发展历史 原理结构 优点比较 实际应用
到了20世纪50年代，直 线电机才开始进入开发应用阶段， 这一时期的直线电机实用设备有自动绘图仪、磁头定位驱动装 置、电唱机等等。
发展历史 原理结构 优点比较 实际应用
1971年以后，直线电机 才进入实用商品阶段，这一 时期直线电机应用于液态金 属输送和搅拌，以及我们最 熟悉的磁悬浮列车上，比如 日本名古屋附近的东部丘陵 线。以及庞巴迪先进高速交 通和日本的许多地铁。
铁磁材料没有饱和 忽略z轴方向的变化 各电流仅在z轴方向流动 忽略初级z方向的电导率 时间量和空间量都是按正弦规律变化的
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优点比较
发 展 历 史 原理结构
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优点比较 实际应用
直线电机对换任意两相的电 源线后，运动方向也会反过来， 根据这一原理，可使直线电机做 往返直线运动。
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次级为无限厚的理想直线感应电动机 初级 气隙 次级
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各层在x轴方向无限延伸 次级在y轴方向无限延伸 励磁绕组嵌在初级的槽里 初级只在x方向运动 各层的物理常数是均匀的，线性的
这类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外，直 线电机还可以做成圆筒型（也称 管型）结构，它可以看作是由旋 转电机演变过来的。
发展历史
工作 原理
原理结构
优点比较
实际应用
在这台直线电机的三相绕组中通 入三项正线电流后，也会产生气隙磁 场。当不考虑铁芯两端开断而引起的 纵向边端效应时，这个气隙磁场的分 布情况与旋转电机相似，即可看成延 展开的直线方向呈正弦形分布。
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用 电机 种类
图中的直线电机，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做相对运动，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。
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
度、电磁推力，适用于低速往复运行场合。
实际应用
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
工业和自动化
由于直线电机有 其自身独特的优点， 因此在机械设备和 机床中的机电一体 化方面得到广泛的 应用，乳直线电机 驱动的冲床，螺旋 压力机，数控机床 等。
交通运输业
直线电机技术在 磁悬浮列车方面 如现在的地铁，动 车等。
若次级移动的速度用V 表示，转差率用s表示
在电机运行状 态下，s在0与1 之间
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
直线电机的次级大多采用整 块金属板或复合金属板，因此并不 存在明显的导条。但在分析时，不 妨把整块看成是无限多的导条并列 安置，这样仍可以应用上述原理经 行讨论。在图中分别画出了假象导 条中的感应电流及金属板内电流的 分布，图中 为初级铁心的叠片 厚度，c为次级在 长度方向伸出 初级铁心的宽度，他用来作为次级 感应电流的端部通路，c的大小将 影响次级的电阻。