直线电机开发及应用研究
直线电机的计算机辅助设计及研究
直线电机的计算机辅助设计及研究随着科技的不断发展，计算机辅助设计（CAD）技术广泛应用于各个领域。
在电机设计领域中，CAD技术的应用也取得了显著的成果。
本文将重点介绍一种新型的电机设计技术——直线电机的计算机辅助设计及研究。
直线电机是一种将电能直接转换为直线运动机械能的装置。
相较于传统的旋转电机，直线电机具有结构简单、维护方便、精度高等优点。
因此，直线电机在机床、交通运输、自动化生产线等领域得到了广泛的应用。
随着计算机技术的迅速发展，直线电机CAD技术也不断进步。
早期的直线电机CAD技术主要依赖于设计师的手动设计和计算，效率低下且精度难以保证。
随着CAD软件的不断完善，现在的直线电机CAD技术已经可以实现自动化设计和优化。
（1）参数化设计：通过设定相关参数，软件可以自动完成直线电机的设计，并生成相应的三维模型。
（2）性能预测：软件可以根据设计模型，预测直线电机的性能指标，如推力、速度、精度等。
（3）结构优化：根据性能预测结果，软件可以对设计模型进行优化，提高直线电机的性能。
在直线电机设计中，有限元分析是一种常用的数值分析方法。
通过有限元分析，可以精确地模拟直线电机的电磁场分布、推力输出、热分布等情况，为设计师提供有力的参考依据。
仿真分析是通过建立数学模型，模拟直线电机的实际运行情况，以便评估其性能和可靠性。
通过仿真分析，设计师可以预测直线电机在不同工况下的表现，及时发现和解决潜在的问题。
这里以某款高速直线电机为例，介绍其计算机辅助设计和研究过程。
该款直线电机应用于高精度数控机床，要求推力大、行程长、定位精度高。
利用CAD软件进行参数化设计，调整电机结构尺寸，优化电磁方案。
根据客户要求，设定电机的行程、推力、精度等参数，软件自动生成三维模型。
利用有限元软件对设计模型进行电磁场分析，发现电磁力分布不均匀，影响了电机的推力输出。
通过调整电磁方案和结构设计，优化电磁力分布。
根据优化后的设计模型进行仿真分析，评估电机的性能和可靠性。
现代直线电机关键控制技术及其应用研究
现代直线电机关键控制技术及其应用研究一、本文概述随着科技的不断进步和工业领域的快速发展，现代直线电机及其关键控制技术已经成为现代工业自动化领域的重要研究内容。
直线电机以其高效、高精度、高速度等显著优点，在高速交通、精密机械、电子设备等多个领域得到了广泛应用。
然而，直线电机的控制技术作为影响其性能的关键因素，一直是研究的热点和难点。
本文旨在深入探讨现代直线电机的关键控制技术，并分析其在实际应用中的研究现状和发展趋势，为相关领域的科研工作者和工程师提供有益的参考。
本文首先简要介绍了直线电机的基本原理和分类，阐述了直线电机在现代工业中的重要地位。
随后，重点分析了直线电机的关键控制技术，包括位置控制、速度控制、力控制等方面，并详细探讨了各种控制技术的原理、特点以及适用场景。
在此基础上，本文还综述了直线电机在高速交通、精密机械、电子设备等领域的应用案例，分析了这些应用中的技术难点和解决方案。
本文展望了现代直线电机关键控制技术的发展趋势，探讨了未来可能的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为推动现代直线电机控制技术的进步和实际应用的发展提供有益的借鉴和指导。
二、直线电机基本原理与分类直线电机，又称线性电机，是一种能够实现直线运动的特殊电机。
其基本原理与传统的旋转电机相似，都是基于电磁感应原理进行工作。
但与传统电机不同的是，直线电机不需要通过旋转运动转化为直线运动，而是直接产生直线运动。
直线电机的基本结构主要包括定子、动子和支撑结构。
定子通常由铁心和绕组构成，负责产生磁场；动子则负责在磁场中运动，其结构形式多样，可以是磁铁，也可以是带有绕组的导体。
当定子中的电流变化时，产生的磁场也会随之变化，进而驱动动子在直线方向上运动。
根据动子与定子之间的相对运动关系，直线电机可以分为动磁式和动圈式两类。
动磁式直线电机中，动子是磁体，定子是线圈，电流在定子线圈中产生磁场，从而驱动动子做直线运动。
而动圈式直线电机则相反，动子是线圈，定子是磁体，电流在动子线圈中产生磁场，与定子磁场相互作用，驱动动子直线运动。
国内外直线电机技术的发展与应用综述
国内外直线电机技术的发展与应用综述一、直线电机技术的发展直线电机是一种能够直接产生直线运动的电机，它是融合了电磁学、力学和控制理论的高新技术产品。
随着工业自动化和智能制造的发展，直线电机技术在国内外得到了广泛的应用和推广。
在这样的背景下，直线电机技术的发展也迅速走向成熟，实现了快速、精密、高效的直线运动控制。
1. 直线电机技术的起源直线电机技术的起源可以追溯到20世纪初，当时的工业生产需要更高效的动力传动设备，传统的旋转电机在直线运动控制方面存在较大的局限性。
由此，人们开始研究和开发能够直接产生直线运动的电机，而直线电机应运而生。
2. 直线电机技术的发展历程20世纪50年代，磁悬浮直线电机技术开始初露头角，但由于材料、加工工艺等方面的限制，当时的直线电机技术仍处于萌芽阶段。
随着硬磁材料和控制技术的不断改进，直线电机技术逐渐成熟，应用领域也不断拓展。
3. 直线电机技术在国际上的发展状况在国际上，直线电机技术已经得到了广泛的应用和研究。
欧美国家在直线电机技术方面具有较强的研发实力和生产能力，其在航空航天、高铁、机器人等领域的应用取得了显著的成绩。
而在亚洲地区，日本和韩国也在直线电机技术领域拥有一定的技术积累和市场份额。
二、直线电机技术的应用直线电机技术作为一种先进的动力传动技术，其在工业生产和科学研究领域得到了广泛的应用，并且在特定领域具有独特的优势。
1. 工业自动化领域在工业生产中，直线电机技术可以实现高速、高精度的直线运动控制，广泛应用于数控机床、激光切割设备、半导体生产设备等领域。
直线电机可以实现电磁直接驱动，避免了传统传动系统中的机械传动链路和间隙，提高了系统的动态响应性能和定位精度。
2. 航空航天领域直线电机技术在航空航天领域的应用也日益广泛。
在卫星姿态控制系统中，直线电机可以实现对姿态控制器的精确调整，提高了卫星的姿态控制精度和灵活性。
在航空器的起落架和飞行控制系统中，直线电机也可以实现更加稳定和精密的动力传递。
直线电机工作原理,特点及应用(数控大作业)
《数控技术》大作业二1．综述直线电机的结构可以看作是将一台旋转电机沿径向剖开，并将电机的圆周展开成直线而形成的。
其中定子相当于直线电机的初级，转子相当于直线电机的次级，当初级通入电流后，在初次级线圈之间的气隙中产生行波磁场，在行波磁场与次级永磁体的作用下产生驱动力，从而实现运动部件的直线运动。
直线电机的工作原理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图电动机。
初级做得很长，延伸到运动所需要达到的位置，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。
设产生涡流的感应电压为E，金属板上有电感L和电阻R，涡流电流和磁通密度将（费来明法则）产生连续的推力F。
2．工作原理直线电动机的初级三相绕组通入三相交流电后，就会在气隙中产生一个沿直线移动的正弦波磁场，其移动方向由三相交流电的相序决定，如图所示。
显然该行波磁场的移动速度与普通电机旋转磁场在定子内圆表面的线速度相等。
行波磁场切割次级上的导体后，在导体中感应出电动势和电流，该电流与气隙磁场作用，在次级中产生电磁力，驱动次级沿着行波磁场移动的方向作直线运行，或者利用反作用力驱动初级朝相反的方向运动。
如果改变直线电动机初级绕组的通电相序，即可改变电动机的运行方向。
因此直线电动机可实现往返直线运动。
3．直线电机的特点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。
直线感应电动机的特点是：结构简单，维护方便；散热条件好，额定值高；适宜于高速运行；能承担特殊任务，如液态金属的运输、加工等。
其缺点是气隙大，功率因数低，力能指标差，低速运行时需采用低频电源，使控制装置复杂。
电机研究报告
电机研究报告电机是一种将电能转化为机械能的装置，是现代工业中非常重要的一种设备。
本报告将对电机的工作原理、分类、应用领域以及未来的发展方向进行研究。
电机的工作原理是基于电磁感应的原理。
当通过导线中通入电流时，会在导线周围产生磁场。
而当导线位于磁场中时，导线会受到力的作用，从而产生机械运动。
这就是电机的基本工作原理。
电机可以根据不同的工作方式和结构特点进行分类。
按照工作方式，电机可以分为直流电机和交流电机。
直流电机是通过直流电源供电，产生恒定的磁场，其转速可以实现调速；而交流电机是通过交流电源供电，在磁场中产生旋转磁场，从而产生机械运动。
按照结构特点，电机可以分为直线电机和旋转电机。
直线电机主要用于需要直线运动的场合，而旋转电机则是最常见的电机，包括了直流电机、异步电机和同步电机等。
电机的应用领域非常广泛。
在工业生产中，电机广泛应用于机械设备、输送设备、风机、水泵、压缩机等各种设备中，它们是工业自动化系统的核心部件。
在交通运输领域，电机驱动各种交通工具，如汽车、火车、电动自行车等。
此外，电机还应用于家电产品、办公设备、医疗设备以及军事装备等领域。
未来电机的发展趋势主要集中在以下几个方面。
首先，随着科技的进步，电机的能效和控制精度将不断提高，以提高能源利用效率和减少能源消耗。
其次，随着新材料的应用和制造技术的革新，电机的体积和重量将不断减小，提高电机的功率密度。
此外，电机的智能化水平将不断提高，可以实现远程控制、自动化运行和故障诊断等功能。
综上所述，电机是一种非常重要的设备，广泛应用于各个行业。
随着科技的进步和需求的不断变化，电机的发展也在不断推进。
未来，电机将更加高效、轻巧和智能化，为各个领域带来更多的应用和便利。
直线电机在电力驱动系统中的应用研究
直线电机在电力驱动系统中的应用研究直线电机是一种利用磁场作用力来实现直线运动的电动机，相比传统的转子电机，它有着更广泛的应用前景。
在电力驱动系统中，直线电机的应用研究已经成为一个热点领域。
本文将从不同角度探讨直线电机在电力驱动系统中的应用研究。
一、直线电机的概述直线电机是一种杰出的电动机械设备，它是一种线性装置，它能够将电能转化为机械能，将直流电能或者交流输入。
它有三个主要部分组成，包含定子、铁芯、滑块和推进块组成。
直线电机的工作原理是基于洛伦兹力和磁场之间的相互作用，通过改变磁场和电流的强弱来改变直线电机的行程和速度。
直线电机在医疗、航空、汽车、工业等领域有着广泛的应用。
二、直线电机在电力驱动系统中的优势与传统的转子电机相比，直线电机在电力驱动系统中具有一些独特的优势。
首先，直线电机具有高效率和高加速度的特点。
由于直线电机不需要通过转子来实现转换，它能够提供更高的加速度和更高的转速，从而提高了整个电力驱动系统的效率。
其次，直线电机具有更好的控制性能。
直线电机能够实现精确的位置控制和速度控制，可以适应多种工况，提高了电力驱动系统的可控性和稳定性。
此外，直线电机还具有更大的功率密度和更小的体积，使其更适合电力驱动系统的集成化和紧凑化设计。
三、直线电机在电力驱动系统中的应用案例1. 电动汽车电动汽车是直线电机在电力驱动系统中的一个重要应用领域。
由于直线电机具有高效率和高控制性能，可以有效提高电动汽车的性能和续航里程。
直线电机的快速响应和无级变速特性，能够实现更好的加速和刹车效果，提高整车的操控性能。
此外，直线电机的紧凑设计和高功率密度特点，也使得电动汽车能够减少整车的体积和重量，增加电池的容量和续航里程。
2. 工业自动化工业自动化是直线电机在电力驱动系统中的另一个重要应用领域。
直线电机具有高精度和高重复定位精度的特点，可以实现工业机器人和自动生产线的精确控制。
直线电机可配备位置反馈传感器，实现闭环控制，以满足不同工况下的自适应和快速响应要求。
直线电机的应用
3
按加速度分类
• 中低加速直线电机 • 适用于磁悬浮列车及其他地面交通 工具 • 高加速直线电机 • 能把物件在短时间内加至极高速度， 适用于粒子加速器、制造武器等。
4
5
直线电机军事应用
• 首先，直线电机的速度极高，比如，英国皇家飞 机制造公司利用直线电机制成的导弹发射装置， 其速度可达1600km/h，该国曾制成另一枚直线电 机感应发射器，其速度可达4800km/h
9
直线电机车辆的必要性
• 目前, 在地铁轨道交通运载系统中, 列车牵引是以 旋转电机为基础的轮轨粘着驱动方式, 对曲线半径、 线路纵断面坡度和隧道断面的限制要求高 • 随着城市规模的不断扩大, 楼宇建筑和地铁路网建 设的不断发展,城市多层立体轨道交通网络使城市 地下隧道的埋深逐渐加深, 线路坡度越来越大, 曲 线半径越来越小, 传统的轮轨粘着驱动技术已不能 完全满足国内城市轨道交通建设的需要。
14
直线电机运载系统用道岔的选择
15
道岔的技术参数
• 正线采用8号可动心轨辙叉单开道岔(全长为25 884mm) , 尖轨、心轨各设1 个牵引点, 采用有螺 栓弹性扣件, 基础为直联式整体道床。由于采用可 动心轨辙叉道岔, 消灭了道岔辙叉的有害空间, 列 车运行平稳, 振动和噪声低, 舒适度较好 • 存车线采用4 号对称道岔( 全长为16 587mm ) 。 尖轨设1个牵引点, 固定型辙叉, 采用有螺栓弹性 扣件, 基础为直联式整体道床
16
• 车辆段采用4号单开道岔(图3)。尖轨设1个牵引点, 固定型辙叉, 采用有螺栓弹性扣件, 基础为安装位 置与钢轨用扣件或道岔用拉杆/连杆等金属部件之 间, 确保一定的安全间隙; 在考虑到辙叉理论尖端 附近钢轨的下沉问题, 设计时感应直线电机牵引系统的轨道与道岔技术的研究, 不仅 会为目前在建的直线电机牵引系统轨道设计、施 工提供安全、可靠的技术支持, 而且也为我国开发 城市轨道交通直线电机牵引系统轨道结构标准打 下良好基础。直线电机驱动的轨道交通系统以其 自身的特点,必将占有一定的市场份额, 与其他交 通工具的理论和试验基础, 为交通运载系统设备的 产业化开创了广阔的应用前景
直线电机的发展及其在电梯行业的应用
直线电机的发展及其在电梯行业的应用作者：朱广慧来源：《中国机械》2014年第02期摘要：直线电机可以不用借助任何中间转换结构把电能转变成直线运动，与传统的方式相比，具有噪音低、无磨损、无接触、结构简单、速度快、精度高等方面的优点。
基于此本文对直线电机的发展及其在电梯行业的应用进行探讨，阐述了直线电机在电梯中驱动系统、门机系统的应用前景，为工程技术人员对直线电机的研发指明了方向。
关键词：直线电机；电梯；应用传统的电梯曳引系统和门机利用交流旋转电机进行工作，为了实现电梯门的开和关，需要借助一些比较复杂的转动机构来把旋转运动的电机转变成直线运动。
就电梯的曳引驱动系统而言，无论是交流电机蜗轮蜗杆驱动系统或是交流调速系统、或是永磁马达调速系统，因为交流电机响应速度慢，控制起来比较复杂，无法满足未来对电梯性能的要求。
而直线电机因为其结构的特殊性，不易被环境影响，受到了行业的广泛关注，正逐渐成为主流的电梯产品。
1.直线电机的发展和研究情况1.1.直线电机的发展史直线电机的概念是在1840年被提出来的，距今有一百多年的历史。
可以将其发展史大致分成三个阶段，分别为：探索实验阶段、开发应用阶段和实用商品化阶段。
其中第一个阶段指的是直线电机的探索和实验阶段，在这个阶段直线电机的设计还存在一定的问题，也没有找到直线电机合适的应用领域，因此直线电机一直没有被广泛使用。
在开发阶段科学家在直线电动机研究的基础上，取得了非常大的研究成果，发表了一些比较系统的电机类著作和文章，极大的推进了直线电机的发展，同时也引起了广大研究人员对直线电机的重视[1]。
从1971年开始对直线电机进行了独立应用，在这个阶段，研究人员选择了出了适合直线电机使用的途径，各种各样的直线电机被广泛的推广，研究出了非常多的具有使用价值的产品，比如冲压机、空压机、煤机等。
1.2.近年来国内外对直线电机的研究情况近年来，直线电机得到了迅速的发展，很多人都开始对直线电机进行研究。
直线电机工作原理及其驱动技术的应用
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。
直线电机设计及其控制技术研究
直线电机设计及其控制技术研究随着科技的不断发展，直线电机已经成为现代机械工业不可或缺的一部分。
直线电机主要应用在各种机动装置中，例如高速平面，精密定位等等。
直线电机的设计与极化方式作为电机的一种工业开发方向，已经受到了越来越多技术专家的关注。
在这篇文章中，我们将探讨直线电机的设计和控制技术。
一、直线电机的设计直线电机一般是由磁场线圈和移动部件组成。
在磁场带中心时，可以是线圈产生等力线，但线圈之前的空间间隔较大时就不能产生等力线。
在这种情况下，直线电机的性能就会受到影响。
因此，为了更好地解决这个问题，我们需要对直线电机进行设计。
直线电机的设计中，需要特别关注线圈的制造。
目前，常用的生产设备有线圈拉伸机，是许多制造商所使用的主要工具。
使用线圈拉伸机，可以生产出更加优质的线圈，提高直线电机的整体性能。
此外，在设计直线电机时，还需要考虑其散热问题，合理规划空间结构，以降低温度，同时保证电机运行的可靠性和稳定性。
除此之外，直线电机的设计还需要考虑各种电气元件的选配，例如传感器、控制器等。
在设计中，还要采用优化设计方式，不断完善设计流程，提高其性能和可靠性。
二、直线电机控制技术的研究在直线电机的控制技术研究中，我们首先要考虑如何精确地控制电机的运动。
直线电机电动力学的研究表明，当磁极以直线运动时，电机有效电动力矢量的大小与方向会随着其位置改变而发生变化。
如何克服这一问题，需要对电机的控制进行研究。
在直线电机的控制技术中，我们还需要考虑如何有效地防止电机的“抖动”现象。
这个问题的解决需要运用复杂的控制技术和算法，例如模糊控制算法、神经网络控制算法等等。
在实际应用中，这些技术可以有效地减少电机的抖动现象，提高其运行效率和稳定性。
在直线电机的控制中还需要考虑如何有效地监测和控制电机的温度。
随着电机的运行，温度会逐渐升高，如果超过一定的范围就会影响电机的性能和寿命。
因此，在控制技术中，需要考虑如何通过温度传感器实时检测电机的温度，并通过控制器进行准确的控制，保证电机的稳定运行。
直线电机的发展与应用概述
Ｓ ｃ 科 ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ 技 Ｔ ｅ ｃ ｈ 视 ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｓ Ｖ ｑ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
－
直线电机的发展与应用概述
谢侠 飞 张 丽荣 Fra bibliotek（ 秦皇岛市技师学院 。 河北 秦皇岛 ０ ６ ６ ０ ０ １ ）
【 摘 要】 本文概 述 了直线电机 的特 点、 发展历 史， 介绍 了国内外的直线电机研 究近 况， 最后评述 了直线电机 广阔的应 用前景 。 【 关键词１ 直线电机 ； 发展 ； 应用
用时代 ． 在这个时代 ． 各类直线电机的应用得 到了迅速 的推广 ． 制成 了 许多具有 实用价值 的装置和产品 ，例如直线 电机驱动 的钢管输送机 、 直线 电机是一 种将电能直接 转化成直线运 动机 械能而不需要 任 运煤机 、 起重机 、 空压机 、 冲压机 、 拉伸机 、 各种 电动门、 电动窗 、 电动编 何中间转换机构的传 动装置。由于采用了“ 零传动 ” 。 从而较传 统传动 织机等等 特别可喜 的是利用直线电机驱动 的磁悬浮列车 ． 其速度 已 方式有 明显 的优势 ， 如结构简单 、 无接触 、 无磨损 、 噪声 低 、 速度快 、 精 超５ ０ ０ ｋ ｍ ／ ｈ ． 接近 了航空 的飞行速度 ． 且试验行 程累计 已达 数十万公 度高等 。 近年 ． 随着 工业加 工质量 和运动定位精度等要求的提高 ． 直线 里 。 电机受到 了广泛的关注 在 国外 ． 直线电机驱 动技术 已进入 工业化阶 我 国直线电机的研究 和应用发展也是从七十年代初开始 的 其中 段． 但 国内尚处于起步阶段 本文就直线电机 的发展 和近况 以及应 用 哈尔滨泰富科技实业有 限责任公司 ． 依托浙 江大 学的技术优势 ． 并 与 前景作一简要介绍 中国电工学会直线 电机专 委会以及英 、 美、 日 等 国紧密合作 ， 从设计 、 生产制造到检测试验均已初具规模 ． 已具备了生产多品种规格的直线 １ 直 线 电机 的 发 展 电机及其系统产品的能力 ． 在 国内已有较大的影响 直线 电机 的发展经历 了漫长的历史 早在 １ ９世纪末与 ２ ０世纪初 就有人从事直线 电机 的研究 ． 但均未获得成功 直至 ２ Ｏ 世纪 ５ ０ 年代 ２ 直 线 电 机 的优 点 中期 ， 控制技术 、 材料技术 的飞速发展和新型控制元器件的不断 出现 ， 首先 ． 直线驱动系统可以保证恒定 的速度特性 ． 速度偏差很小 、 在 使直线 电机 的理论 和应用获得 了迅速 的发展 需要较高加速度的应用中 ， 直线 电机可 以提供大 于 ｌ ０ ｇ 的加速度 ， 而 １ ． １ 萌芽 阶段 传统 电机产生的加速度在 １ ｇ 范围内。直线驱动电机的精度只受反馈 从 １ ８ ４ ０ 年到 １ ９ ５ ５ 年的 ｌ １ ６ 年期间 ． 直线 电机从 设想到实验到部 分辨率 、 控制算法 以及电机结构 的限制 。采用前馈控制的直线电机系 分实验性应用 ． 经历 了一个不 断探索 ． 屡遭失败的过程。 自 从 惠斯登提 统可 以减少跟踪误差 ２ ０ ０ 倍 以上 ． 而传统的驱动系统却受前述各因素 出和试制 了直线 电机 以后 ．有人 明确地 提到 了直线 电机以及它 的专 的制约 ． 此外还受机械系统限制 利。在 经过 断断续续 ２ ０多年 的顽强努力后 ， 最终却未能获得成 功。 其次 ． 直线 电机结构简单 ． 由很 少组件组成 ， 因此需要的润滑也较 在１ ９ １ ７ 年 出现 了第一 台圆筒型直线电动机 在 １ ９ ２ ３ 年． 有人提 少。 这意味着它的使用 寿命较长 以及运行比较干净 。 相比而言 ， 传统 的 出用扁平感 应直线 电动机 去驱动一种连续运行 的站 台系统 ． 打算把它 驱动系统是 由 ２ ０多个零部件组成的庞大系统 每个零部件都需要装 敷设 在街道上 ， 当时建造 了试 验轨道 ． 然而没有获得成功 。从 １ ８ ４ ０年 配时间、 调整时间 以及预防性维护 相反 ， 直线 电机结构很简单 ， 它是 到１ ９ ３ ０ 年前后 ． 这一 时期 的直线 电机研究就像一个未 出生的孩子 ． 正 个 电磁执行机构 ． 该执行机构是由两个支承在一个直线导轨上 的刚 处于孕育阶段 ； 就像一 棵没出土的树苗 ， 正处于萌芽阶段 。 体零件组成 １ ． ２ 启动阶段 从 １ ９ ３ ０ 年到 １ ９ ４ ０ 年 期间 ．直线 电机进 入 了实验研究 的启 动阶 ３ 直 线 电 机的 应 用 段． 在这个阶段 中 ， 科研 人员获取 了大量 的实验数据 ． 从而对 已有理论 ３ ． １ 在工业 与 自动化 中的应用 有了更深一层的认 识 ． 奠定了直线电机在今后 的应用基础 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 １ － ３ 实 践 阶 段 机 电一体化方面得到广泛应用 ． 如直线 电机驱动的冲床 ， 电磁锤 、 螺旋 从 １ ９ ４ ０年 到 １ ９ ５ ５年期间 ， 世 界一些发达 国家 的科 研人员 ． 在实 压力机、 电磁打箔 机、 压铸机和型材轧制牵引机 等。 在机械加工机床中 验的基础上 ． 又进 行了一些实验应用工作 。１ ９ ４ ５ 年， 美 国西 屋电气 公 用于往复运动的动力 源一直线 电磁驱动装置在车铣 、 刨、 磨、 插、 锯、 拉 司首先研制成 功的电力牵引 飞机 弹射 器 ． 它以７ ４ ０ ｏ ｋ ｗ的直线 电机 为 等机床中得到应用 ． 替代传统机械传动装置。 在激光机械 、 半导体制造 动力 ，成功地用 ４ ． １ ｓ的时间将一架重 ４ ５ ３ ５ ｋ ｇ的喷气式 飞机在 １ ６ ５ ｍ 设备上也应用了直线电机 驱动的 ｘ — Ｙ工作 台。以及 用于组合机床 自 的行程 内由静止加速到 １ ８ ８ ｋ ｍ ／ ｈ的速度 它的试验成功 ． 使直线 电动 动化生产机床间直线 电机驱动传送线 ． 用于浮法玻璃生产线 上的熔 融 机可靠性好等优 点受到了应有 的重视 ． 随后 ． 美 国利用直线 电机 制成 金属搅拌器 用于电网中的直线 电机驱动真空断路器 ． 用于选矿的直 用作抽汲钾 、 钠 等液态金属 的电磁泵 １ ９ ５ ４年 ． 英 国皇家飞机制造公 线 电机铁磁分离器 司利用双边扁平型直流直线 电机制成了发射导弹的装 置 ． 其速度可达 用于冶金工业 中的电磁泵 、 液态金属搅拌器 。用于纺织工业 中的 １ ６ ０ ０ ｋ ｎ 。 在这个阶段中 ， 尤需值得 一提 的是 ， 直线 电机作为高速列车 直线 电机驱动的电梭子 、 割麻装置 以及各种 自动化仪表和电动执行机 的驱 动装置 得到 了各 国的高度 重视并 计划予 以实施 在 １ ８ ４ ０年到 构。 １ ９ ５ ５ 年 的直 线电机探索实验和部分实验应用 时代 ． 其直线 电机与旋 ３ ． ２ 在交通运输业中的应用 转 电机 的相互竞争 当中． 由于直线电机 的成本和效率方面没有能够战 直线 电机技术在磁悬浮列车方面是很重要 的应用 ． 在交通技术发 胜旋转 电机 ． 或者说 ． 直线电机还没能找到唯独它能解 决问题 的领域 ． 展上是一个很大的突破 ． 除此之外 ． 还有直线电机驱动的 电磁推进器 ， 以及直线 电机在设计方面也没有突破性的成功。所以 ． 直线 电机在这 直线 电机驱动的地铁 ． 直线电机驱动 的公路高速 电动车等。 时代始终未能得到真正 的应用 ３ ． ３ 在物料输送与搬运方面的应用 １ － ４ 开发 阶段 直线 电机在各种物料输送和搬运方面具有独特 的优 势 ． 例 如： 在 自１ ９ ５ ５ 年 以来 ， 直线 电机进入 ｒ 全面的开发阶段。这个时期 ， 它 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 可以说 是直线电机 的“ 文艺复 兴时期 ” １ ９ ５ ６ 年莱思韦特开始公开发 驱 动的邮政包件分拣输送线 、行李分拣输送线 、 钢材生产输送线 、 电 表直线电机理论分析 的文章 ． １ ９ ６ ２ 年 Ｗｅ ｓ ｔ 和 ａ ｙ ａ ｗ ａ ｎ ｔ 设 计 了作为铁 气、 电子 、 机械加工生产线 、 食 品加工线 、 制 药生产线等各种工业加 工 磁谐 振器的单相直线 电动机 到 １ ９ ６ ５年 以后 ． 随着控制技术和材料性 线、 装 配线 、 检测线 ， 商场 、 医院等场合的物料输送及立 体仓库 的搬运 、 能的显著提 高． 应用直线 电机 的实用设备被逐步开发 出来 。例如采用 立体汽车库的调度等 直线 电机 的 Ｍ Ｈ Ｄ泵 、 自动绘 图仪 、 磁头定 位驱动装 置 ， 电唱机 、 缝 纫 ３ ． ４ 在民用与建 筑业方 面的应用 机、 空气压缩机 、 输送装置等。 在民用与建筑业方 面直线 电机也得到 广泛应用 ， 如： 直线电机驱 １ ． ５ 应用阶段 动的门与门锁 、 窗与窗帘、 床、 餐桌 、 椅等 ， 达有用直线电机驱动的洗衣 从１ ９ ７ １ 年始到 目前的这个 阶段 ． 直线 电机终于进入 了独立 的应 机、 干燥机 、 晾衣架 、 电动工具 、 搬 手、 拧 紧装置等 。 （ 下转第 ８ ３ 页）
直线电机的发展与应用概述
直线电机的发展与应用概述【摘要】本文概述了直线电机的特点、发展历史，介绍了国内外的直线电机研究近况，最后评述了直线电机广阔的应用前景。
【关键词】直线电机；发展；应用0 引言直线电机是一种将电能直接转化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。
由于采用了“零传动”。
从而较传统传动方式有明显的优势，如结构简单、无接触、无磨损、噪声低、速度快、精度高等。
近年，随着工业加工质量和运动定位精度等要求的提高，直线电机受到了广泛的关注。
在国外，直线电机驱动技术已进入工业化阶段，但国内尚处于起步阶段。
本文就直线电机的发展和近况以及应用前景作一简要介绍。
1 直线电机的发展直线电机的发展经历了漫长的历史。
早在19世纪末与20世纪初就有人从事直线电机的研究，但均未获得成功。
直至20世纪50年代中期，控制技术、材料技术的飞速发展和新型控制元器件的不断出现，使直线电机的理论和应用获得了迅速的发展。
1.1 萌芽阶段从1840年到1955年的116年期间，直线电机从设想到实验到部分实验性应用，经历了一个不断探索，屡遭失败的过程。
自从惠斯登提出和试制了直线电机以后，有人明确地提到了直线电机以及它的专利。
在经过断断续续20多年的顽强努力后，最终却未能获得成功。
在1917年出现了第一台圆筒型直线电动机。
在1923年，有人提出用扁平感应直线电动机去驱动一种连续运行的站台系统，打算把它敷设在街道上，当时建造了试验轨道，然而没有获得成功。
从1840年到1930年前后，这一时期的直线电机研究就像一个未出生的孩子，正处于孕育阶段；就像一棵没出土的树苗，正处于萌芽阶段。
1.2 启动阶段从1930年到1940年期间，直线电机进入了实验研究的启动阶段，在这个阶段中，科研人员获取了大量的实验数据，从而对已有理论有了更深一层的认识，奠定了直线电机在今后的应用基础。
1.3 实践阶段从1940年到1955年期间，世界一些发达国家的科研人员，在实验的基础上，又进行了一些实验应用工作。
直线电机的原理及应用（实例图）
直线电机的原理及应⽤（实例图）最完整版——包括直线电机原理，基础知识，优缺点，应⽤场合，国内主要⽣产⼚家，直线电机发展史，现在国内的技术等。
看完这个你就是直线电机专家了直线电机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。
对应旋转电机定⼦的部分叫初级，对应转⼦的部分叫次级。
在初级绕组中通多相交流电，便产⽣⼀个平移交变磁场称为⾏波磁场。
在⾏波磁场与次级永磁体的作⽤下产⽣驱动⼒，从⽽实现运动部件的直线运动。
各系列直线电机分类及其特征■⽆铁芯直线电机⽆铁芯电机的线圈内部不存在铁芯，线圈继续在双磁路中间运⾏，典型形状如图1.⽆齿槽效应，容易实现更安定的运动，实现更⾼精度2.体积⼩重量轻，易实现⾼加速度运⾏实物图：■有铁芯直线电机有铁芯电机的线圈缠绕在铁芯上，可以产⽣更⼤的推⼒。
1.推⼒密度⾼，在同等尺⼨下提供更⾼的推⼒，可提供最⼤上万⽜顿推⼒2.磁性吸引⼒，动⼦定⼦间会产⽣较⼤的磁性吸引⼒实物图：■圆筒状直线电机圆筒状直线电机采⽤两端⽀撑机构，能简洁地替换丝杆机构。
=========================================直线电机与旋转电机相⽐，主要有如下⼏个特点：⼀是结构简单，由于直线电机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，因⽽使得系统本⾝的结构⼤为简化，重量和体积⼤⼤地下降；⼆是定位精度⾼，在需要直线运动的地⽅，直线电机可以实现直接传动，因⽽可以消除中间环节所带来的各种定位误差，故定位精度⾼，如采⽤微机控制，则还可以⼤⼤地提⾼整个系统的定位精度；三是反应速度快、灵敏度⾼，随动性好。
直线电机容易做到其动⼦⽤磁悬浮⽀撑，因⽽使得动⼦和定⼦之间始终保持⼀定的空⽓隙⽽不接触，这就消除了定、动⼦间的接触摩擦阻⼒，因⽽⼤⼤地提⾼了系统的灵敏度、快速性和随动性；四是⼯作安全可靠、寿命长。
直线电机可以实现⽆接触传递⼒，机械摩擦损耗⼏乎为零，所以故障少，免维修，因⽽⼯作安全可靠、寿命长。
直线电机发展概述及应用
直线电机发展概述及应用直线电机具有环境污染少、消耗能源少及噪声污染少等优点，普遍应用在多种领域。
本文分析了直线电机的理论研究，简单地叙述了直线电机在一些领域的应用，如交通、办公设备及军事装备等。
结合直线电机应用研究新发展动向得出，通过计算机使直线电机具有高度的控制精度，在新原理的基础上研发新型直线电机的新技术，直线电机未来的应用和发展的前景是广阔的。
标签：直线电机；发展；应用直线电机经历了相当长一段时间的发展。
从十九世纪末期至二十世纪初期，有人开始对直线电机进行研究，但最终以失败告终。
直到二十世纪五十年代中期这种情况才有所改变，因为这期间材料技术和控制技术得到了发展，新控制元器件大量涌现，极大促进了直线电机的理论与应用。
特别是这些年来，精密、高速机床进给系统的需要，有效体现了直线电机的显著性能，直线电机的研究成为了研究领域的热点。
明确直线电机发展现状及未来发展趋势，有助于研究新型直线电机。
1 直线电机的理论研究因为直线电机具有特殊的结构，旋转电机的理论并不直接适用直线电机，这样对直线电机的分析就更加困难。
所以，开展多次研究，提出了直接解法及有限元法等分析方法。
为了解决边界效应问题，提出了直接解法，基于三维Maxwell 方程，再做简化，经过推导得出一维方程的解闭。
应用有限元法直接根据直线电机内的磁场分布，得出电气参数，改变了以往使用的场简化为路的方法，促使了计算方法的进步。
2 直线电机的应用研究直线电机因为自身具有独特的优越性，在机械加工、精密控制及交通运输等领域得到了广泛应用[1]。
直线电机是一种电子机械装置，借助电能，做直线运动，能够驱动机械负载，进行直线运动；直线电机具有简单的结构、较低的能源消耗及较高的工作效率。
在直线电机研究中，直线电机应用研究是重要内容之一。
因为直线电机可作往复或者连续单向的直线机械运动，不再需要中间机械传动变换装置，普遍应用于国民经济的相关部门。
直线电机多运用于机床、工业机器人和多种直线运动的机械装置中。
直线感应电机及其应用
馈电的一侧称为初级，无馈电的一侧称为次级。静止 的一侧称为定子，运动的一侧称为动子。
2.直线感应电机的结构和基本原理
直线感应电机根据其形状不同可分为扁平型、圆筒型、
圆弧型和圆盘型4类。
1）扁平型直线感应电机
图2 由旋转电机演变为直线电机的过程
a）沿径向剖开 b）把圆周展成直线
2.直线感应电机的结构和基本原理
材料为铜或铝，复合次级是二者的复合，
如图5所示。由于低碳钢板的导电性能 不磁性次级
b) 非磁性次级
效率较低。非磁性次级的直线电动机，
由于次级材料的导磁性能差，因此功率 因数较低。复合次级的直线感应电动机 具有较好的性能指标。
c) 复合次级
图5 直线感应电机的次级横截面图
因此，车辆可以获得很强的起动、加速和减速动力性能，尤其具有突 出的爬坡能力，线路最大坡度可以允许在8%以上，传统的地铁车辆最 大允许3%，并能在恶劣的环境和轨面条件下保持良好的性能。
图28 爬坡能力的比较
5. 直线感应电动机应用及发展趋势
2) 转弯半径小 由于直线电机驱动方式，车 轮不再传递牵引/制动力，所以轴 箱定位结构可以大大简化，这样 就很容易实现结构简单的径向转 向架，提高了车辆的曲线通过性 能和运行平稳性。由于转向架具 有径向功能且轴距小，使地铁运 营线路的最小曲线半径可低到
4. 直线感应电动机的等效电路和基本特性
4）推力-电压特性 5）推力-功率特性
图22 推力-线电压特性
图23 推力-输入功率特性
5. 直线感应电动机应用及发展趋势
5.1 轨道交通 由直线电机驱动的轨道交通称为直线电机轨道交通。
磁悬浮轨道交通
直线电机轮轨交通
直线电机轨道交通 直线电机单轨交通
直线电机研究报告
直线电机研究报告直线电机是一种通过电流产生的磁场来驱动直线运动的电机，其工作原理和传统的旋转电机有很大的不同。
本文将介绍直线电机的结构、工作原理、应用领域以及未来发展方向。
一、结构直线电机主要由定子和滑台两部分组成。
定子是由一组电磁线圈组成，安装在机器床的底座上。
而滑台则是负责直线运动的部分，它上面有一组永磁体，与定子的电磁线圈相互作用，从而实现直线运动。
二、工作原理直线电机的工作原理基于洛伦兹力的作用。
当电流通过定子的电磁线圈时，会产生一个磁场。
而滑台上的永磁体则会受到该磁场的作用力，从而产生直线运动。
根据电流的方向和大小，可以控制滑台的速度和方向。
三、应用领域直线电机具有速度快、精度高、响应快等优点，因此在许多领域有广泛的应用。
其中最常见的应用是在工业自动化设备中，如数控机床、印刷机械等。
直线电机还广泛应用于交通运输领域，如高速列车、磁悬浮列车等，以及航空航天领域的飞行器推进系统。
四、未来发展方向随着科技的不断进步，直线电机在结构和性能上都有了很大的提升空间。
未来的直线电机将更加小型化、高效化和智能化。
例如，采用新材料和新工艺制造的直线电机可以实现更小的体积和更高的功率密度。
同时，随着人工智能和物联网的发展，直线电机可以与其他设备进行无线通信和协同工作，实现更智能的控制和运行。
总结：直线电机是一种通过电流产生的磁场来驱动直线运动的电机。
它的工作原理基于洛伦兹力的作用，通过控制电流的方向和大小来控制滑台的运动。
直线电机在工业自动化、交通运输和航空航天等领域有广泛的应用。
未来的直线电机将更加小型化、高效化和智能化。
通过不断的技术创新和发展，直线电机将在各个领域发挥更重要的作用。
直线电机系统在城市轨道交通中的应用研究
3
直线 电机 系统在城市轨道交通中
的应 用
在地铁建设 中，采用直线电机列车可降低开凿
[2l 吴俊泉. 直线电 机在温哥华Skytrain 系统中的应用及发
展. 《 机车电传动》. 2/ 2003. [3l 张振生. 直线电机城市轨道交通车辆综述. 《 变流技术
与电力牵引》. 4/ 2003.
地下隧道的成本， 从而对降低整个地铁的建设成本
盘制动作为进一步的停车制动。每辆车还安装有 4
装在地上的反作用板 (相当于二次线圈) 中通过二 次电流 (涡电流) 转向架上的直线电机得到
个磁轨制动器，通电后 ， 产生巨大吸力与轨道吸附，
与旋转电机相比，直线电机的形状平坦，因而可以
可提供紧急制动。避免了采用空气压缩机带来的价
1985
19 86 ~
20 02
加拿大多伦多
加拿大温哥华
5 1.4
半径可减少到为80m， 有利于选线， 避开地下和地
面建筑物， 减少拆迁工作量， 降低工程造价。
1987
1990 1991
美国底特律
日本大阪市营地铁 7 号线 日本东京都营地铁 12 号线
4.8
52 38.7
2 . 5 直线电机与感应板之间气隙高度的控
格高、噪声大的缺点， 也减少了对制动闸瓦的维护。
降低车辆地板面高度和减少整个车辆尺寸， 但这并
不影响车辆内部的空间，即不会对旅客带来不便。
2 .4 采用径向转向架，使运行性能大大改善
由于采用直线电机系统，没有了旋转动力源和 机械变速传动系统，因此有利于采用径向转向架。
小而轻的车辆，使转向架结构简单轻巧 ，是该系统
动机沿前进方向产生移动磁场。让面对该磁场、安
直线电机控制技术在轨道交通中的应用研究
直线电机控制技术在轨道交通中的应用研究摘要：轨道交通作为一种高效、环保的交通工具在现代都市中扮演着重要角色。
为了提高轨道交通的运行效率和乘客的出行体验，直线电机控制技术得到了广泛的应用研究。
本文将重点探讨直线电机控制技术在轨道交通中的应用，并分析其优势和挑战。
引言随着城市化进程的加速和人口密集度的增加，现代都市对于高效、快速、环保的交通需求日益增长。
轨道交通作为一种低能耗、大运量的交通方式，具有不可替代的优势。
然而，要实现轨道交通的高速、高效运行，需要借助先进的控制技术。
直线电机控制技术作为一种先进且灵活的控制方式，在轨道交通中取得了广泛的应用。
本文将阐述直线电机控制技术在轨道交通中的应用研究，并探讨其优势和挑战。
一、直线电机控制技术的基本原理直线电机是一种将电能转换为机械能的设备，与传统的旋转电机相比，直线电机可以直接将运动转换为直线运动。
其基本原理是利用电磁力作用于导体中的电流，在磁场中产生直线运动。
直线电机控制技术通过改变电流和磁场强度来实现对电机速度和位置的精确控制。
二、直线电机控制技术在轨道交通中的应用1.列车牵引系统直线电机控制技术在轨道交通中的主要应用之一就是列车牵引系统。
传统的列车牵引系统多采用传动装置将旋转电机的动力传输给车轮。
然而，由于传动装置的损耗和振动会影响列车行驶的平稳性和效率。
直线电机控制技术的应用可以直接将动力传输给导轨，避免了传动装置的能量损失，提高了列车的牵引能力和运行效率。
2.导引系统导引系统在轨道交通中起到引导列车运行的作用。
直线电机控制技术可以应用于导引系统中的导向和导轨操控。
通过精确控制导向的电流和磁场强度，可以实现列车的精确导引，提高运行的稳定性和安全性。
3.制动系统直线电机控制技术在轨道交通中的另一个重要应用是制动系统。
传统的制动系统多采用摩擦制动或电阻制动。
这种制动方式会产生大量的热量，对环境和列车构成一定的威胁。
而直线电机控制技术可以通过改变电流和磁场强度来实现电磁制动，减少能量损耗和环境污染。
直线电机的应用领域都有哪些
直线电机的应⽤领域都有哪些直线电机驱动技术⾄诞⽣发展⾄今已越来越成熟，它以精度⾼、⽆磨损、噪⾳低、效率⾼、响应快、节省空间等突出优点使其在各领域应⽤⼴泛，直线电机在民⽤、⼯业、军事等⾏业中都得到⼴泛应⽤。
1.在交通运输业中我国于2002年成功⽣产出由直线电机拖动的磁悬浮列车，该车采⽤全新的外形曲线，流线型⼦弹头前围。
车长15⽶，宽3⽶，空重20吨，内设44个座位，可载负100⼈，最⼤载重量为16吨，设计时速150公⾥/⼩时，试验时速80公⾥/⼩时.我国已成为掌握磁悬浮技术的少数国家之⼀。
2.在建筑⾏业中例如，现在智能⼤厦⼴泛使⽤直线电机驱动的电梯。
世界上第⼀台使⽤直线电机驱动的电梯是1990年4⽉安装于⽇本东京都关岛区万世⼤楼，该电梯载重600kg ，速度为105m/min ，提升⾼度为22.9m 。
由于直线电机驱动的电梯没有曳引机组，因⽽建筑物顶的机房可省略。
如果建筑物的⾼度增⾄1000⽶左右，就必须使⽤⽆钢丝绳电梯，这种电梯采⽤⾼温超导技术的直线电机驱动，线圈装在井道中，轿厢外装有⾼性能永磁材料。
直线电机电梯3.在半导体⾏业中直线电机以其⾼速、⾼精度、⽆污染的特点，⼴泛应⽤于光刻机、IC 粘接机、IC 塑封机等多种加⼯设备，⽽且单台设备往往需要多台直线电机。
2018-02-22 11:55光刻机的结构4.在医疗⾏业中直线电机也崭露头⾓，⼤到电动护理床、X光透视床、电动⼿术台，⼩到⼼脏起搏器都有直线电机的应⽤实例。
5.在数控加⼯⾏业中传统的“旋转电机+滚珠丝杠”的传动形式所能达到的最⾼进给速度为30m/min，加速度仅为3m/2s。
直线电机驱动⼯作台，速度为传统传动⽅式的30倍，加速度是传统传动⽅式的10倍，最⼤可达10g;刚度提⾼了7倍;直线电机直接驱动的⼯作台⽆反向⼯作死区;由于电机传动惯量⼩，由其构成的直线伺服系统可以达到较⾼的频率响应.6.在军事⾏业中美国电⽓与电⼦⼯程师(IEEE)学会《SPECTRUM ONLINE⽹站》2004年11⽉12⽇报道，美*开始测试两套使航空母舰弹射飞机的⽅式发⽣⾰命性变化的系统。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2009年第1期唐丽婵,等:基于LabVIEW 的无线远程温度监控系统25文章编号:1674-540X(2009)01-025-07收稿日期:2009-01-15作者简介:王振滨(1973-),男,博士研究生,主要从事分数阶线性系统和电气传动方面的研究工作,E mail:wangzhenbing@直线电机开发及应用研究王振滨1, 余鹿延2, 周守国3(1.上海电气集团股份有限公司中央研究院,上海200070;2.上海赛科现代交通设备有限公司,上海200023;3.上海捷晟电机有限公司,上海200075)摘 要:介绍了直线电机国内外的发展现状,指出永磁同步直线电机将是直线电机今后的发展方向。
阐述了永磁同步直线电机的磁阻力产生的原因及其造成的推力波动对永磁同步直线电机控制性能的影响,并归纳出减小磁阻力的方法。
最后简要介绍了上海电气中央研究院在开展永磁同步直线电机研究及应用的情况。
关键词:永磁同步直线电机;磁阻力;控制;开发与应用中图分类号:T M 33 文献标识码:AThe Development and Application Research of Linear MotorsW A N G Zhenbin 1,YU L uyan 2,ZH O U S houguo3(1.Shang hai Elect ric Group Co.Lt d.Cent ral A cademe,Shang hai 200070,China;2.Shanghai SEC M odern Traffic Equipment Co.Ltd.,Shanghai 200023,China;3.Shanghai Jie Sheng M ot or Co.,Ltd.,Shanghai 200075,China)Abstract:It intro duces the up to date researches o f linear mo to rs hom e and abro ad,and points out permanent magnet linear synchronous m otors (PMLSM )w ill be the development dir ectio n of linear motor s in the future.T he r easo ns orig inated fr om detent for ce of PM LSMs are illustrated as w ell as the influences of the thrust force r ipple caused by it on the control per for mances of PM LSMs,and the methods o f reducing detent force is summed up.Finally,a brief introduction is g iven of the researches and applications of PM LSM s made by Shanghai Electr ic Gr oup Co.Ltd.Centr al A cademe.Key words:PM LSM;detent force;contr ol;development and applicatio n1 直线电机国内外研究现状1.1 快速发展的永磁直线电机技术永磁直线电动机具有结构简单、体积小、无电励,效率高、单位推力大等优点,随着稀土永磁材料、电磁场数值计算与分析、智能控制理论以及计算机技术的不断发展,永磁直线电动机的发展越来越快,己成为学术研究和开发应用的热点。
永磁直26 上海电气技术2009年第1期线电机将引领直线电机的发展潮流[1,2]。
永磁直线电动机种类较多,结构多样。
目前的研究,主要以交流永磁直线电动机为多。
在交流永磁直线电动机当中,又较多的集中在有铁心永磁直线电动机方面。
对于该电机,人们主要是研究如何减少磁阻力(包含端部力和齿槽力)及由其产生的推力波动影响。
通过大量的理论分析、试验验证以及实际应用,目前已取得了明显的成果。
在国外,有很多高校和研究机构从事永磁直线电机方面的研究。
在扁平型永磁直线电机方面, Deng Zesheng,Bo ldea和Nasar等早在1986年利用等效磁化电流的方法对单边扁平型永磁直线电机进行了解析求解;Yu Xiongg uang和Nasar则在1989年利用磁荷的概念和镜像法,对扁平型永磁直线电机进行了解析求解;美国M IT的T rumper根据Max w ell方程组,推导出矢量磁位的微分方程组,并推导出磁密、推力、磁链、自感和反电势的解析公式等。
在圆筒型永磁直线电机方面,意大利的Nicola Bianchi分别采用等效磁路法和等效磁化强度的方法分析了轴向和径向充磁结构的圆筒型永磁直线电机,分析了几个电机主要尺寸对磁场的影响;澳大利亚悉尼理工大学的Lu H aiw ei,Zhu Jiang uo设计了1种微型无槽式圆筒型永磁直线电机,并将其应用在微型机器人上;意大利的M arignetti, Scarano设计了1种轴向充磁的圆筒型永磁直线电机,详细分析了电机尺寸对性能的影响等。
国内研究扁平型永磁直线电机的单位比较多,其中包括中科院电工所、河南理工大学(原焦作工学院)、浙江大学、清华大学、华中科技大学和太原理工大学等。
研究内容包括永磁直线电机的线性分析模型;等效电路参数的推导;采用等效磁化电流的方法求解电机磁场;建立永磁直线电机的 整体分层线性模型 ;三维场的分析推导和数学模型的建立;端部效应对永磁直线电机电枢磁链的影响;法向力与推力、电机尺寸与推力的关系,机床进给系统用永磁直线电机的设计方法;以及永磁直线电机推力波动产生的机理和减小推力波动的技术措施。
此外,还有一些关于永磁直线电机动、静态性能分析的研究等。
国内关于圆筒型永磁直线电机的研究相对较少,目前主要有太原理工大学、浙江大学、山东大学、河南理工等机构采用 等效磁势法 和 等效磁化强度法 对空心式永磁直线电机内磁场进行解析分析,通过解析分析与有限元分析的比较,证明 等效磁化强度法 的求解结果更准确;推导了电机气隙磁密、推力和反电势的解析公式,并详细分析了电机主要尺寸对电机性能的影响;对不同向充磁圆筒型永磁动圈或动铁式永磁直线电动机的气隙磁场进行了解析分析和有限元分析,给出了永磁直线电机设计的基本方法等。
在目前的直线电机的产品中,永磁直线电机占了很大的份额,生产商主要集中在日本、美国、英国、德国等发达国家。
他们在永磁直线电机的研究和开发方面取得了显著成果。
1.2 大推量、高速高精度、伺服性直线电机技术1.2.1 大推力直线电机技术的研究发展(1)在交通领域的发展近些年来,直线电机在大推力、大容量方面的发展也是比较快的。
其应用领域如:20世纪80年代开始在加拿大、日本、美国、马来西亚等应用的直线感应电机的城轨交通(地铁和轻轨),现在发展很快,特别在日本和中国。
其优势主要体现在降低车体高度,减小隧道面积,成本减少,土地节约;爬坡能力强,转弯半径小;非接触牵引,节能,噪音低;列车加减速度快,效率高;维护量少,运营成本低;长期的安全运行纪录。
如温哥华空中列车在14年的时间里安全运送乘客4.5亿人次,运行里程超过10亿km。
日本自1990年3月在大阪7号线采用了直线感应电机驱动的地铁,1991年在东京12号线采用直线电机驱动地铁后,神户、横滨、福冈、仙台和其他一些城市也引入直线电机地铁。
我国广州地铁的4号线、5号线、6号线、7号线,有的已用,有的将要用。
北京机场一东直门的直线电机轻轨地铁线已于2008年7月投入使用。
国内浙江大学与上海南洋电机集团合作的直线电机驱动地铁车试验线正在调试中。
另外,中科院与泰富公司也在从事这方面工作。
直线电机在大推力、大容量方面的发展除在地铁和轻轨的应用领域外,在磁浮交通方面的应用也是令人注目的一部分。
目前一些国家在磁浮交通驱动技术方面仍在不断向前发展,如日本、德国、美国以及其他一些国家以不同的方式开展研发和推进应用。
中国的沪杭磁浮交通线仍在进行相关调研工作。
(2)在物流及工业设备方面的发展发达国家企业的物流设备占项目总投资的比2009年第1期王振滨,等:直线电机开发及应用研究27例一般都在20%以上,从而使得物流设备不断地改进发展,其中由直线电机驱动的物流传输设备代表了现代先进物流传输技术的1种应用和1种潮流。
一些发达国家(如美国、日本、德国、法国、意大利、丹麦等),在物流传输领域,如机场行包输送,邮政自动化分拣、报刊书籍配送中心,工厂流水线等系统中,已基本实现了自动化。
这些设备普遍采用直线电机作为驱动系统,适应多批量灵活安排的需求,代表着目前世界物流传输技术的发展水平。
1.2.2 高速高精度、伺服性直线电机技术的研究发展直线电机在高速、高精度伺服性能方面的发展首推在现代机床业中的应用。
传统机床的驱动装置依赖丝杆驱动,具有长度限制、机械背隙、磨擦、扭曲、螺距周期误差、较长的振动衰减时间、与电机的耦合惯量以及丝杠的轴向压缩等缺点。
所有这些因素均限制了其进一步的应用,而直线伺服电机驱动有传统滚珠丝杠驱动装置无法达到的高速、高精度、高刚度、运行时噪声低和行程长度不受限制等优点,将是高性能数控机床的首选驱动方式。
目前,世界上最知名的机床厂家,如美国Ingersoll公司、意大利普瑞玛工业公司和德国DMG 等公司几乎无一例外地都推出了直线电机驱动的机床产品,品种覆盖了绝大多数机床类型。
这些直线电机驱动数控机床极大地提高了生产质量和效率。
例如,克莱斯勒汽车公司使用了6台直线电机驱动的HVM600卧式加工中心,用来生产高级汽车发动机汽缸盖,这6台加工中心每天生产300个汽缸盖,相当于11台非直线电机驱动的加工中心的生产量之和。
意大利普瑞玛工业公司采用双机同步联动结构和直线电机并联运动方式,在切割过程中加速度可达6g(g=9.8m/s2)。
它每分钟可以切割超过1000个孔,而市场上目前最快的激光切割机也只能加工600个孔。
意大利JOBS公司为航宇和模具制造业生产的LinX大型高速铣床产品,采用高架桥式布局与直线电机坐标驱动,加工时间可减少50%。
德国用户采用LinX龙门加工中心(三轴均为直线电机驱动)加工模具,由于无效时间大为缩短等因素,加工效率比未采用直线电机的同类机床效率提高40%。
国内自1995年以来也开展了直线电机在机床上的应用研究,如广东工大研发的直线感应电机驱动的GD-3型高速数控机床进给单元,清华研究的长行程永磁直线伺服单元,北京机电院研发的直线电机驱动的加工中心,浙江大学研制的圆筒型直线电机驱动的并联机构坐标测量机和扁平永磁直线电机驱动的磨床,北京机床研究所研发的直线电机驱动的电火花成型机床,国防科大研发的活塞非圆切削中采用直线电机驱动刀具以及北航、南航与有关单位合作研发的机床等。