直线电机力学系统的计算与分析
直线电机参数计算详解
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1.直线电机的选型包括最大推力和持续推力需求的计算以及加速度的相关计算。
2.最大推力由移动负载质量和最大加速度大小决定。
推力=总质量*加速度+摩擦力+外界应力例子：（假定摩擦力和外界应力忽略不计）当移动负载是2.5千克（包括动子），所需加速度为30m/s2时，那么电机将产生75N的力。
3.通常，我们不知道实际加速度需求。
但是，我们有直线电机运行时间要求。
给定运动行程距离和所需行程时间，便可以此计算出所需的加速度。
一般，对于短行程来说，我们推荐使用三角型速度模式（无匀速），长行程的话，梯形速度模式会更有效率。
在三角型速度模式中，电机的运动无匀速段。
4.三角模式，加速度为A = 4 * S/ T25.梯形模式，预设匀速度可以帮助决定加速度。
加速度=匀速/（运动时间--位移/匀速）6.相类似的，计算减速度大小与计算加速度相类似。
除非存在一个不平衡的力（重力）作用在直线电机上。
7.通常为了要维持匀速过程 (cruising)和停滞阶段 (dwelling)，摩擦力和外界应力的施力也需要计算。
注：为了维持匀速，直线电机会对抗摩擦力和外界应力。
直线电机上伺服停滞时则会对抗外界应力。
8.计算持续推力公式如下：RMSForce=持续推力Fa = 加速度力Fc = 匀速段力Fd = 减速度力Fw =停滞力Ta = 加速时间Tc = 匀速时间Td = 减速时间Tw = 停滞时间9.根据最大推力和持续推力选择一个电机。
客户应该将安全系数设为20-30%以便将摩擦力和外界应力抵消为0,即总值正常应*1.3来保证安全性。
10.举个例子，一个应用中，直线电机需要在三角模式下让电机在0.2秒内，让4KG的负载移动0.3米。
直线电机在同行程中返程前停滞时间为0.15秒。
假设摩擦力和其他不平衡力不存在。
加速度=减速度=4*0.3、（0.2）^2=30m/s2最大推力=加速度力=减速度力=负载*加速度=4*30=120N持续推力=假如安全缓冲系数设为30%，通过选型，合适的直线电机电机就可以选出来了11.电机选型软件自动计算处理过程。
直线电机磁吸力计算
直线电机磁吸力计算直线电机磁吸力是指直线电机在工作过程中产生的吸引力，通常用于计算直线电机的性能参数和生产设计。
本文将详细介绍直线电机磁吸力的计算方法和影响因素，从而为相关研究和应用提供参考。
一、直线电机磁吸力的计算方法直线电机磁吸力的计算方法主要基于磁场分析和力学原理，下面将分别介绍具体的计算步骤。
1、磁场分析首先需要计算直线电机磁场强度，这里以单边励磁直线电机为例，磁场强度可用以下式子表示：B = μ0 * μr * H其中，B表示磁场强度，μ0表示真空磁导率（常数），μr表示相对磁导率（取决于磁性材料的种类），H表示磁场强度。
根据磁场强度的不同分布形式，可以采用不同的计算方法，如均匀磁场模型、多极磁场模型等。
2、力学分析根据安培力定律，导体在磁场中会受到力的作用，磁吸力也是由此产生的。
具体公式如下：F = B * l * I其中，F表示磁吸力，B表示磁场强度，l表示导体在磁场中的长度，I表示导体通过磁场的电流。
由此可知，当电流、导体长度和磁场强度增大时，磁吸力也会增大。
二、直线电机磁吸力的影响因素直线电机磁吸力的大小不仅取决于磁场强度，还受到以下几个因素的影响。
1、导体形状和材料导体的形状和材料会影响电流、长度、横截面积等参数，从而对磁吸力产生影响。
通常导体采用铜、铝等导电材料，导体形状多为长方形或圆形。
2、磁性材料的选择和处理磁性材料的种类和处理方式也会对直线电机的磁吸力产生影响。
选择具有高矫顽力、高磁导率和低磁滞损耗的材料，可以提高磁场强度和磁吸力。
3、其他因素此外，直线电机的磁吸力还受到导体排列方式、磁极数、电机长度、电流波形等因素的影响。
三、总结通过以上介绍，我们了解到直线电机磁吸力计算的基本方法和常见影响因素。
磁吸力对直线电机的性能参数、设计和应用都有着重要作用，因此在实际应用中需要综合考虑各种因素，最终得出合理的计算结果。
潜油永磁直线电机单边磁拉力分析与计算
ＬＩ Ｄｅ ． ｒ ｕ
（ Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ Ｏ ｉ ｌ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ Ｂ ｒ ａ ｎ ｃ ｈ Ｃ ｏ ｍｐ ｎｙ ａ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ ａ ｎ ｄ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｎａ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ ４ ７ ３ ４ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
术
摘
要： 针对 圆筒形 永磁直线 电机 的偏心带来极大单 边磁拉力 、 导致 动定子之 间的摩擦力 高达数
千牛顿的问题 ， 建 立了圆筒形永磁直线 电机模 型 ， 分 析 了圆筒形永 磁直线 电机 的结 构特点 与 电机
单边磁拉力产生 的原 因． 采用磁路法分 析电机偏 心时 的气 隙磁 场 ， 利用麦 克斯韦 张量定理 推导 出 空载下 圆筒 形永磁直线 电机 的结构参数和偏心参数 与单边磁 拉力 的关 系 ， 并根 据推导结果 计算 出
直线电机持续推力计算
直线电机持续推力计算直线电机是一种直线运动的电机，具有简单的构造和高效的工作性能。
它常用于工业、交通运输和航空航天等领域中，用于推动物体沿直线方向运动。
在设计直线电机时，持续推力的计算是非常重要的，下面将详细介绍直线电机持续推力的计算方法。
首先需要了解直线电机的工作原理。
直线电机通常由一对磁极和一个绕组组成。
当绕组通电时，产生的磁场与磁极相互作用，从而产生一个电磁力。
这个电磁力可以用来推动物体沿直线方向运动。
直线电机的持续推力取决于多个因素，包括电流大小、磁场强度和机械结构等。
直线电机的持续推力可以通过以下公式来计算：F = B * I * L其中，F代表推力，B代表磁场强度，I代表电流，L代表磁场作用长度。
这个公式描述了磁场力和电流强度之间的关系，可以通过调整电流和磁场强度来控制直线电机的推力大小。
在实际应用中，可以通过不同的方法来调整直线电机的推力。
一种常见的方法是改变电流大小。
通过增大电流，可以增加磁场力，从而增加直线电机的推力。
但是需要注意的是，电流过大会导致绕组发热，可能会影响直线电机的性能和寿命。
因此在设计中需要合理选择电流大小。
另一种调整直线电机推力的方法是改变磁场强度。
磁场强度通常可以通过调整磁场产生装置的设计来实现。
通过增加磁场强度，可以增加直线电机的推力。
然而，改变磁场强度可能会对直线电机的机械结构和使用环境产生一定的要求。
因此，在设计中需要综合考虑各种因素。
此外，直线电机的推力还受到机械结构的影响。
机械结构的设计会影响直线电机的推力大小和稳定性。
例如，通过增大磁场作用长度，可以增加直线电机的推力。
另外，通过合理设计导轨和滑块等机械结构，可以减小摩擦力，提高直线电机的效率和推力。
在实际应用中，需要根据具体的需求来计算直线电机的持续推力。
首先要确定所需的推力大小。
然后根据电流和磁场强度的关系，计算出所需的电流大小。
最后通过实际测试和调整，确定最佳的磁场强度和机械结构设计，以实现所需的推力。
直线电机选型计算实例
直线电机选型计算实例以直线电机选型计算实例为例，本文将详细介绍直线电机选型的过程和计算方法，帮助读者了解直线电机选型的基本原理和步骤。
直线电机是一种将电能直接转换为机械能的装置，广泛应用于工业自动化、半导体生产设备、医疗器械等领域。
选型是指根据实际需求和工作条件，选择合适的直线电机型号和规格参数，以满足工作要求和性能指标。
直线电机选型的基本步骤如下：1. 确定工作负载：首先需要明确直线电机所需承载的负载类型和重量，包括静负载和动负载。
静负载是指直线电机在停止工作时所要承受的重量，动负载是指直线电机在运行时所要承受的重量。
根据工作负载的大小和特点，选择适合的直线电机类型。
2. 确定工作速度：根据实际工作需求，确定直线电机的运行速度。
速度是直线电机选型的重要参数，直线电机的速度范围通常在几毫米/秒到几米/秒之间。
根据工作速度要求，选择合适的直线电机型号和规格。
3. 确定工作行程：直线电机的行程是指直线电机能够移动的距离范围。
根据实际工作需求，确定直线电机的工作行程，以确定直线电机的尺寸和结构形式。
4. 确定工作精度：根据实际工作需求，确定直线电机的工作精度要求，包括位置精度、重复定位精度和运动平稳性等指标。
根据工作精度要求，选择合适的直线电机型号和控制系统。
5. 计算所需力矩：根据工作负载和工作速度，计算出直线电机所需的力矩。
力矩是直线电机选型的重要参数，直线电机的力矩范围通常在几牛米到几十牛米之间。
根据所需力矩，选择合适的直线电机型号和规格。
6. 选择合适的控制系统：根据工作要求和性能指标，选择合适的直线电机控制系统。
直线电机控制系统通常包括驱动器、编码器和控制器等组成部分。
根据实际需求和预算限制，选择合适的控制系统。
以上是直线电机选型的基本步骤和计算方法。
在实际应用中，还需要考虑其他因素，如环境条件、电源要求、可靠性和维护性等。
选型过程中，可以借助厂商提供的选型软件或咨询厂商的工程师，以获得更准确和可靠的选型结果。
直线电机推力计算
直线电机推力计算
直线电机是一种将电能转化为机械运动的装置。
它由定子和移动部分
组成，其中定子是由一对铁芯和线圈组成，而移动部分由永磁体组成。
直
线电机通过通过对定子线圈施加电流和移动部分的磁力交互作用来产生直
线推力。
在计算直线电机的推力时，需要考虑多个参数，包括电流、磁场、线圈长度等。
直线电机的推力计算可以通过以下步骤完成：
1.确定电流：首先，需要确定施加在定子线圈上的电流。
这可以通过
电源电压和线圈电阻来计算。
电流的大小将直接影响到推力的大小。
2.计算磁场强度：定子线圈通过电流生成一个磁场。
磁场的强度可以
通过电流和线圈的几何形状来计算。
磁场的大小将决定推力的大小。
3.确定推力系数：推力系数用于将磁场和推力之间的关系进行转换。
推力系数取决于直线电机的设计和几何形状。
该系数可以通过实验测量或
模拟计算来确定。
4.计算推力：最终的推力可以通过将磁场强度与推力系数相乘来计算。
推力的单位通常是牛顿(N)。
上述步骤是直线电机推力计算的基本原理。
然而，实际情况可能更加
复杂，因为还需要考虑到其他因素，例如摩擦力、惯性等。
此外，直线电
机的设计和结构也会影响推力计算的准确性。
因此，在实际应用中，需要
考虑到更多的因素来获得更精确的推力计算结果。
直线电机的推力计算对于众多应用非常重要，例如自动化生产线、电动汽车、轨道交通等。
准确计算推力可以帮助工程师进行设计和优化直线电机系统，以满足特定应用需求。
永磁同步直线电机数学模型
永磁同步直线电机数学模型永磁同步直线电机是一种应用于直线运动控制系统的新型电机。
它具有高效率、高精度、高刚度和快速响应的特点，广泛应用于工业自动化、高速列车、机床、印刷、数控机床、半导体设备等领域。
永磁同步直线电机的数学模型是描述其运动规律的数学表达式。
通过建立数学模型，可以分析和预测电机的性能，并设计出最优的控制策略。
永磁同步直线电机的数学模型主要包括动态模型和静态模型两部分。
动态模型描述了电机的运动状态和响应特性。
它基于牛顿第二定律和电机动态方程建立，考虑了电机的负载惯性、摩擦力和电磁力等因素。
动态模型可以用于分析电机的加速度、速度和位置等动态性能。
静态模型描述了电机的静态特性。
它基于电机的静态平衡方程建立，考虑了电机的电磁力、重力和摩擦力等因素。
静态模型可以用于分析电机的静态力学性能，如电机的负载能力和刚度等。
在建立永磁同步直线电机的数学模型时，需要考虑电机的结构参数、电磁参数和控制参数等因素。
结构参数包括电机的长度、宽度和高度等几何尺寸，电磁参数包括电机的磁极数、电流和磁链等参数，控制参数包括电机的控制电流和控制电压等参数。
根据实际应用需求，可以对模型进行简化或者增加更多的参数，以提高模型的准确性和适用性。
通过数学模型，可以对永磁同步直线电机的性能进行分析和优化。
例如，可以通过模型预测电机的响应时间、稳态误差和精度等指标，在设计过程中选择合适的结构参数和控制参数，以实现最佳性能。
此外，还可以通过模型分析电机的负载能力和刚度，评估电机在不同工况下的可靠性和稳定性。
永磁同步直线电机的数学模型是分析和设计电机的重要工具。
通过建立准确的数学模型，可以深入理解电机的运动规律和特性，为电机的应用和控制提供有效的指导。
同时，也可以通过模型优化电机的性能，提高电机的效率和精度，满足不同领域和应用的需求。
直线电机原理
直线电机的分类与特点
直线电机的分类
• 扁平型直线电机
• 圆柱型直线电机
• 永磁同步直线电机
• 电磁感应直线电机
各类直线电机的特点
• 扁平型直线电机：结构紧凑，适用于短行程、高速运动
• 圆柱型直线电机：适用于长行程、高推力运动
• 永磁同步直线电机：效率高，适用于高速、高精度运动
• 加速度可达2g以上
高精度
• 定位精度可达±0.1μm
•达数百牛顿
• 可连续提供恒定推力
直线电机的优点
结构简单
• 无需中间转换装置，减少机械损耗
• 体积小，重量轻
高效率
• 能量转换效率高，可达**90%**以上
• 发热量低，散热效果好
⌛️
高响应
直线电机在其他领域的应用实例与前景
应用实例
应用前景
• 医疗器械：X射线机、心电图机等
• 拓展直线电机在其他领域的应用
• 太阳能设备：太阳能跟踪系统
• 提高直线电机性能，降低成本
• 汽车制造：发动机、座椅调节器等
• 促进直线电机技术的发展与创新
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05
直线电机的应用实例与分析
直线电机在数控机床中的应用
应用实例
应用分析
• 工作台驱动
• 高速度、高精度、高效率
• 主轴驱动
• 减小机床体积，降低成本
• 刀库驱动
直线电机在自动化生产线中的应用
应用实例
• 机器人手臂驱动
• 输送系统驱动
• 装配设备驱动
应用分析
• 高速度、高精度、高效率
永磁直线电机的有限元分析及计算
基于ANSYS8.0的永磁直线电机的有限元分析及计算摘要永磁直线电机是一种具有很高定位精度的新型电机。
不同与其他励磁的直线电机，它采用永磁体作为励磁源。
研究其磁场分布及力特性具有重要意义。
相对于传统的解析法，有限元数值分析可以缩短电机的设计周期及减少设计成本，可对直线电机的磁场及力得出精确的分析。
ANSYS8.0是一种在工程中广泛使用的有限元分析软件，采用该软件中的电磁场分析功能对永磁直线电机的磁场进行有限元的分析和计算，并在此分析的基础上对永磁直线电机的力场做进一步的计算和分析，对永磁直线电机的设计具有重要的工程意义。
通过电磁场的有限元数值分析方法，利用通用有限元分析软件ANSYS8.0建立平板型单边永磁直线电机的有限元模型，分析其2维静态磁场，得到初步的分析结果，并在这个分析的基础上对永磁直线电机的力场进行了进一步的分析，计算直线电机的推力和法向力，结合永磁直线电机的静态磁场，研究了永磁直线电机推力及法向力和电流变化的相互关系，对今后永磁直线电机的设计和研究具有一定的参考意义。
关键词永磁直线电机、有限元、ANSYS、电磁场、推力、法向力- i -Finite Element Analysis and Calcultation of a Permanent Magnet Linear Motor Based on ANSYS8.0AbstractThe permanent magnet linear motor is a kind of new electrical engineering that has the very high fixed position accuracy.The differents between the permanent linear motor and the type of non-permanent is that it adopts thepermanent be the source of dlux Opposite in traditional resolution method,Finite element analysis can shorten the design period of the electrical engineering and reduce to the design cost,it also can get the analysis of a precision tu the magnetic field and fotce of the linear motor the ansys8.0 is a finitr element analvtical software.Throught the method of the Finite element for the electromagnetic analysis,we use ANSYS8.0 creat a model for the Permanent magnet lineat motor with finite element method.We analysis its 2-D setaic magnetic and get the first result. Then we analysis the force field by finish the analysis of its magetic field We calaulate the thrust and normal force combining the analysis of the permanent magnet linear motor,study the relationship between thecurrent and thrust,normal force.The work for this paper can give some help and advice to the study and design of the permanent linear motorKeywordsPMLSM, ANSYS, FEM,Electromagnetic field, thrust, normal force致谢在本次毕业设计的过程中，首先要衷心感谢我的指导老师余佩琼，在这一个学期的的毕业设计期间给于我很多的指导和帮助，在我遇到困难的时候，给了我许多有用的建议和提示。
直线电机的工作原理
直线电机的工作原理直线电机是一种将电能转化为机械能的装置，它通过电流在磁场中产生的力来驱动物体沿直线运动。
直线电机的工作原理涉及到电磁学和力学的知识，下面我们将详细介绍直线电机的工作原理。
1. 磁场的生成直线电机中通常会有一个固定的磁场和一个可移动的导体。
固定的磁场通常由永磁体或电磁铁产生，它会在空间中形成一个磁场。
可移动的导体则通常是一根导线或者导体板，当电流通过导体时，会在其周围产生磁场。
2. 洛伦兹力当导体中通过电流时，它周围就会形成一个磁场。
而在磁场中运动的导体会受到洛伦兹力的作用。
洛伦兹力是由电流在磁场中产生的力，其大小和方向由洛伦兹力定律给出。
当导体中的电流方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力的大小和方向分别由电流的大小和方向以及磁场的大小和方向决定。
3. 直线运动在直线电机中，通常会有一个可移动的导体和一个固定的磁场。
当通过导体中的电流时，导体会受到洛伦兹力的作用，从而产生直线运动。
这种直线运动的原理和电动机中旋转运动的原理是类似的，只不过直线电机是将旋转运动转化为直线运动。
4. 控制系统直线电机通常会配备一个控制系统，用来控制电流的大小和方向，从而控制导体的运动。
通过改变电流的大小和方向，可以实现导体的快慢运动以及正反运动。
这样的控制系统可以根据需要实现不同的运动速度和加速度，从而满足不同的工作要求。
5. 应用领域直线电机由于其直线运动的特性，在许多领域得到广泛的应用。
比如在工业生产中，直线电机可以用来驱动输送带和机械臂，实现物料的输送和装配；在航天领域，直线电机可以用来驱动航天器的姿态调整和推进系统；在医疗设备中，直线电机可以用来驱动医疗器械的运动，如CT扫描仪和X射线机等。
总结直线电机的工作原理是基于电磁学和力学的知识，通过电流在磁场中产生的力来驱动导体的直线运动。
通过控制电流的大小和方向，可以实现导体的快慢运动和正反运动。
直线电机在工业生产、航天领域、医疗设备等领域都有广泛的应用，为各行各业的发展提供了重要的支持。
直线电机力学系统的计算与分析
ｙ
凡 —— 在一个时间 间隔 内系统所要求 的推力 （ Ｎ）
ｔ— — 时 间 问 隔 （ ） ． ｓ
图 ３ 推 力 一速 度 特 性
图 ４ 功 率 一速 度 特 性
由图示可 知， 在额定速 度 以下 ， 的额定推力 ‘基本 电机
是恒定 的 ， 但电机的功率随着速度 的提高而逐渐增 加。当电机 速度 到达额定速度后 ， 电机 功率 由于受 电机参数和驱动模块输 出能力的 限制 不能 再往 上增加 ； 另一方 面， 时向电机供电 的 此 驱 动模 块输 出的电压也达到额定值 ， 不能再 往上增加 ， 但电机 的反 电势 却随着 电机速度 的提高而继续提高 ， 这将造成 电机 电 流的迅速减小 。上述原 因使得超过额 定速度 以后 ， 电机推力将 按 一条较 陡的曲线下降 。
维普资讯
Ｅ ｕ ｐ ｎ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｑ ｉ ｍｅ ｔ ｎ ｆ ｃｒ ｇＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ＮＯ． ２ ０ ｉ ６， ０ ７
直 线电机 力学 系统 的计 算 与分 析
杨 辉 ’杨 梅 ，
（． 阳职业技术学院 ， １ 阜 安徽 阜 阳 ２ ６ ０ ；． ３ ０ ０ ２淄博市广播电视信息 网络 中心 ， 山东 淄博 ２ ５０ ５ ０ ０）
由于 Ｆ“值在不 同的时间段 内是不 同的， 某些情况下其 值可 能大于直线 电机 的额定 推力 ， 这时直线电机将依靠 其短 时和 瞬时过载能力 ， 输出较大 的推力与之抗 衡。但这 种超过额定推 力 的负载 的持续 时问不能太长 、 数值不 能太大 ， 在设计 时必 须保正电动机的安 全。
Ｆｒ ＝Ｆ Ｍ ＦＡ
Ｆ一 直 线 电 机 要 求 的 推 力 （ ； 一 切 削 力 （ ； ～ 摩 Ｎ）Ｒ Ｎ） 檫 力 （ ；Ａ一 惯性 力 （ 。 Ｎ）Ｆ ｄ Ｎ）
永磁直线电机端部效应力的解析计算
永磁直线电机端部效应力的解析计算永磁直线电机是一种新型的高效能电机，具有高能量密度和高可靠性的特点。
由于其具有高性能与高效率，这种电机已被广泛应用于工业机械、航空及航天等领域。
然而，由于永磁直线电机的受力机构比较复杂，因此，端部效应力的解析计算一直是永磁直线电机动力学和控制研究的一个重要研究领域。
首先我们从表面效应力的解析计算开始。
首先，我们使用传统的桥分析方法建立永磁直线电机的动力学模型，其中包括一个永磁直线电机系统和一个电机结构。
然后，我们根据电机结构绘制出表面效应力分布图，并利用共轭矩绘制出表面效应力的多项式表达式，从而可以计算出各时刻的表面效应力大小。
其次，我们通过对端部效应力分布图进行绘制，从而可以得到端部效应力的分布图。
通过对端部效应力的分布图进行数值分析，可以解析出端部效应力的分布规律，并计算出其时变过程的特性。
最后，我们利用有限元方法进行端部效应力的解析计算，从而得出其不同时刻的端部效应力的值。
最后，借助有限元分析，我们对永磁直线电机的端部效应力进行了详细的数值模拟分析，从而确定其时变情况、端部效应力分布特性及端部效应力大小等关键因素。
由此，我们可以更加清晰地了解永磁直线电机在结构设计、动力学研究及参数设定等方面的重要性。
通过上述研究，我们可以看出，永磁直线电机的端部效应力是一个复杂的问题，必须综合考虑电机的桥分析、有限元分析及表面效应力等多种因素，才能够正确地解析出永磁直线电机的端部效应力。
进一步的研究不仅有助于提高永磁直线电机的可靠性和性能，还可以为其他电机结构的优化设计提供重要的参考。
综上所述，永磁直线电机端部效应力的解析计算是电力学及机械学研究中的一个重要的课题，其研究结果不仅可以为永磁直线电机的动力学及控制研究奠定坚实的理论基础，而且还可以为其他电机结构的优化设计提供重要的参考。
未来，将继续深入研究永磁直线电机的端部效应力，以期提高永磁直线电机的可靠性及性能，为更好的机械之间运动性能提供强有力的技术支持。
直线电机推力计算公式
直线电机推力计算公式
1直线电机推力
直线电机是一种常用的电机，其功能非常广泛，用于多种场合，如家用电器、机器人、运动器械和自动化设备等。
直线电机的主要特点是具有优异的推力性能，可以有效地发挥电机的作用，满足各种应用需求。
2计算推力的公式
想要准确评估直线电机的推力性能，应准确计算出其推力。
推力的计算公式：
T=a*I+b*ln(I/I0)，其中，T为一定磁通量条件下的推力，a、b 为实验参数，I为电流，I0为归一电流单位。
3公式的重要性
推力的计算公式可以帮助企业确定直线电机的实际推力，并根据它们对电机参数进行调整以提高性能。
这些参数包括电机参数、电流控制、驱动器参数、负载和外部环境等。
因此，准确的推力计算公式对于企业的电机性能和应用精度都是非常重要的。
4实用案例
以机器人臂为例：摆动机械臂由直线电机驱动，直线电机的推力决定机械臂精准控制的能力，并直接影响到机器人的精确度和运动范围等。
如果选用的电机推力不能满足机械臂的需求，最终会严重影响
机械臂的性能。
因此，在选型时，应准确计算所需推力，并优先需要推力输出和电流增加的电机。
5结论
直线电机的推力能力对于用户的应用精度有直接的影响，因此推力的计算及评估就显得很重要。
正确地使用推力计算公式，就能更准确准确地了解直线电机的实际推力，从而精确控制各种应用的性能。
直线电机的工作原理与力矩控制方法
直线电机的工作原理与力矩控制方法直线电机是一种将电能转化为机械能的电磁装置，其工作原理是通过电流在导体中产生的磁场与永磁体之间的相互作用来实现直线运动。
本文将介绍直线电机的工作原理和力矩控制方法。
一、直线电机的工作原理直线电机是由定子和活动子组成的。
定子上有一组线圈，通过变化的电流产生磁场。
活动子上有永磁体，与定子的磁场相互作用，从而产生推动力。
当电流通过定子线圈时，定子的磁场与活动子的磁场相互作用，使得活动子沿直线方向运动。
直线电机的推动力大小与电流强度、磁场强度和活动子与定子的间隙大小有关。
通常情况下，增大电流和磁场强度、减小间隙大小可以增加直线电机的推动力。
二、直线电机的力矩控制方法1. 电流控制法直线电机的推动力与电流强度成正比。
因此，可以通过控制电流来实现对直线电机的力矩控制。
调节电流大小可以改变直线电机的推动力大小。
2. 磁场控制法直线电机的推动力与磁场强度成正比。
通过改变定子线圈的磁场强度，可以实现对直线电机的力矩控制。
可以使用磁场强度调节器来调节磁场强度。
3. 反馈控制法在直线电机中，可以采用位置反馈或力矩反馈的方式实现控制。
通过传感器测量直线电机的位置或力矩，并将反馈信号与期望的位置或力矩进行比较，可以实现闭环控制。
4. PID控制法PID控制是一种常用的控制方法，可以应用于直线电机的力矩控制。
通过调节PID控制器的参数，可以实现对直线电机推动力的精确控制。
直线电机的力矩控制方法还包括预测控制、模糊控制、神经网络控制等。
这些控制方法可以根据具体的应用场景选择和调整。
综上所述，直线电机的工作原理是通过电流在导体中产生的磁场与永磁体之间的相互作用来实现直线运动。
力矩控制方法包括电流控制法、磁场控制法、反馈控制法和PID控制法等。
在实际应用中，可以选择合适的控制方法来满足不同的需求。
长定子直线同步电机电磁推力计算和故障分析
的基础上 推出 电磁 推力公式 ，实时计算 直线 电机的运行状 况 ，得 出电磁推 力随 定子 电流 、励 磁 电流 、气 隙高 度 的 变化特性 曲线 ，通 过与 Ａ Ｓ Ｓ 果 的对 比验证 了公 式 的正 确性 。对 直线 同 步 电机运 行 时可 能 发生 的潜在 内部 故 ＮＹ 结 障进行仿 真 ，观察 电流 、电磁 力 在 不 同故 障类 型 和 故 障短 路 比下 的 区别 ，为 直 线 同 步 电机 故 障 诊 断提 供 理 论
ｌｔ ｄ ａ ｎ ｌｚ ｄ Ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｒ ｓ ｈｓ ｏ ｕｒｅ ｔａ ｄ ｅ ｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｏ ｃ ｓ ｕ ｄ ｒｄｉ ｅ ｅ ｔｆｕ ｔｔ ｐ ｓ ａｅ ｎｄ ａ ａｙ ｅ ． ｈ ｉ ｌ ｔ ｅ ｕ ｆｃ ｒ ｎ ｎ ｌｃ ｒ ｍａ ｎ ｔｃ ｆ ｒ ｅ ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ａ ｌ ｙ ｅ ｏ ｆ ａ ｄ ｓ ｏ ｔｃ ｒ ｕ ｔｒ ｔｏ ｒ ｂｔｉ ｅ ｎ ｈ ｒ ｉｃ ｉ ａｉ ｓｗｅ ｅ ｏ ａｎ ｄ，ｗｈ ｃ ｋ ｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ｒｔ ｅ ｆｕ ｔｄ ａ ｎ ｓｓ ｉｈ ｍａ ｅ ｐ ｅ ａ ａ ｉ ｓ ｆ ｈ ａ ｌ ｉ ｇ ｏ ｉ． ｏ ｏ
Ａｂｓ ｒ ｃ ： Ｔｈ ｓｐａ ｅ ｒ ｓ ｎｔｄ ａ ｃ ｕ ｌｄ ｅ ｅ ｔ ｃ ｍａ ｎ ｔｃ ｃｒ ｕ ｔｍｏ ｌｆｒｌ ｎ —ｔ ｔｒｌｎ ａ ｙ ｃ ｒｎｏ ｔａ ｔ ｉ ｐ ｒｐ ｅ ｅ ｅ ｏ ｐ ｅ ｌｃ ｒ — ｇ ｅｉ ｉｃ ｉ ｉ ｄｅ ｏ ｏ ｇ ｓａ ｏ ｉ ｅ ｒ ｓ ｎ ｈ ｏ ｕｓ
长定子直线 同步 电机 电磁推力计算和故障分析
于
芳 ，等
长定 子直 线 同步 电机 电磁 推 力 计 算 和 故 障分 析
于
摘
直线电机工作原理
直线电机工作原理直线电机是一种将电能转换为机械能的电机，其工作原理是利用电磁力使线圈在两个磁铁之间产生直线运动。
它由一个固定磁铁（称为固定子）和一个可移动磁铁（称为活动子）组成。
当电流通过线圈时，会在固定子和活动子之间产生磁场，从而产生吸引或排斥力，推动活动子沿着直线运动。
直线电机的工作原理基于洛伦兹力和磁场的相互作用，其数学表达式为：F=BIL其中，F是电磁力，B是磁场强度，I是电流，L是线圈的长度。
根据这个原理，可以通过改变电流的方向和大小来控制电磁力的方向和大小，从而实现直线电机的运动控制。
具体来说，直线电机的工作原理可以分为四个步骤：1.磁场生成：在直线电机中，固定子通常是由一组磁铁组成，这些磁铁排列在一条直线上。
当通过固定子的线圈中通电时，会在固定子和线圈之间产生一个磁场。
这个磁场的方向和强度取决于电流的方向和大小。
2.电磁力产生：当线圈中的电流和磁场相互作用时，会产生一个电磁力。
这个电磁力取决于电流和磁场的相互作用方式，当电流方向与磁场方向垂直时，电磁力最大。
根据洛伦兹力的原理，电磁力会使线圈产生运动。
3.动力传递：线圈的运动通过机械结构传递给负载物体，使其产生直线运动。
通常直线电机会使用滑块和导轨的组合，使线圈能够在固定子和活动子之间来回滑动。
通过改变电流的方向和大小，可以控制线圈的运动方向、速度和加速度。
4.控制系统：直线电机通常需要一个控制系统来控制电流的方向和大小，从而控制电磁力的方向和大小。
控制系统可以根据不同的应用需求，采用不同的控制方法，例如比例控制、脉冲宽度调制（PWM）控制等。
通过控制系统可以实现直线电机的高精度、高效率的运动控制。
总结来说，直线电机工作原理是通过电磁力和磁场的相互作用，将电能转换为机械能。
通过改变电流的方向和大小，可以控制直线电机的运动方向、速度和加速度。
直线电机具有结构简单、动态响应快、高效率、高精度等优点，在自动化领域中得到广泛应用。
直线电机额定推力计算公式
直线电机额定推力计算公式引言。
直线电机是一种将电能转换为直线运动的装置，其工作原理是利用电磁力产生推进力，从而驱动负载进行直线运动。
在工程设计和应用中，需要对直线电机的额定推力进行计算，以确保其能够满足实际工作需求。
本文将介绍直线电机额定推力的计算公式及其相关知识。
直线电机的工作原理。
直线电机是一种无需传统机械传动装置的电动驱动装置，其工作原理是利用电磁力产生推进力，从而驱动负载进行直线运动。
直线电机通常由定子和活子两部分组成，其中定子上的线圈通电后产生磁场，活子上的永磁体或者铁芯受到磁场的作用产生磁力，从而产生推进力。
直线电机具有结构简单、响应速度快、运动平稳等优点，因此在自动化设备、机器人、航空航天等领域得到广泛应用。
直线电机额定推力的计算公式。
直线电机的额定推力是指在额定工作条件下，直线电机所能产生的最大推力。
额定推力的计算需要考虑多个因素，包括电流、磁场强度、线圈匝数等。
一般来说，直线电机的额定推力计算公式可以表示为：F = BIL。
其中，F表示额定推力，单位为牛顿（N）；B表示磁场强度，单位为特斯拉（T）；I表示线圈电流，单位为安培（A）；L表示线圈长度，单位为米（m）。
在实际应用中，为了更准确地计算直线电机的额定推力，还需要考虑一些修正系数，例如磁路长度、线圈匝数、磁场分布的不均匀性等因素。
因此，直线电机额定推力的计算是一个复杂的工程问题，需要综合考虑多个因素。
影响直线电机额定推力的因素。
除了上述提到的磁场强度、线圈电流和线圈长度外，还有一些其他因素会影响直线电机的额定推力。
这些因素包括：1. 磁路设计，磁路的设计对直线电机的性能有重要影响，包括磁路长度、截面积、磁路材料等因素。
2. 线圈设计，线圈的设计对直线电机的性能也有重要影响，包括线圈匝数、线圈截面积、线圈材料等因素。
3. 磁场分布的不均匀性，磁场分布的不均匀性会导致直线电机的推力不均匀，需要通过设计和优化来改善。
4. 负载特性，负载的特性也会影响直线电机的额定推力，例如负载的惯性、摩擦力等因素。
直线电机功率快速计算公式
直线电机功率快速计算公式直线电机是一种将电能转换为机械能的装置，其工作原理类似于传统的旋转电机，但是直线电机的输出是直线运动而不是旋转运动。
直线电机在工业自动化、机床加工、输送设备等领域有着广泛的应用，因此对其功率进行快速计算具有重要的意义。
直线电机的功率计算是通过对其电流、电压和速度等参数进行综合分析得出的。
在实际工程中，需要对直线电机的功率进行快速准确的计算，以便进行系统设计和性能评估。
下面将介绍一种快速计算直线电机功率的公式，并对其进行详细的推导和应用。
直线电机功率快速计算公式如下：\[ P = F \cdot v \]其中，P表示直线电机的功率，单位为瓦特（W）；F表示直线电机的推力，单位为牛顿（N）；v表示直线电机的速度，单位为米每秒（m/s）。
这个公式的推导基于功率的定义，即功率等于力乘以速度。
在直线电机中，电流通过线圈产生磁场，与永磁体相互作用产生推力，从而驱动负载进行直线运动。
因此，直线电机的功率可以通过推力和速度的乘积来计算。
在实际应用中，直线电机的推力可以通过电流和磁场强度来计算，速度可以通过编码器或传感器进行实时监测。
因此，通过测量这些参数并代入上述公式，就可以快速计算出直线电机的功率。
除了上述的快速计算公式外，还可以通过以下方法对直线电机的功率进行计算：1. 功率=扭矩×角速度。
直线电机的推力可以通过扭矩和导轨的长度来计算，速度可以通过编码器或传感器进行实时监测。
因此，可以根据扭矩和角速度的乘积来计算直线电机的功率。
2. 功率=电压×电流。
在实际应用中，直线电机的功率也可以通过电压和电流的乘积来计算。
这种方法适用于直线电机的额定工作情况下，通过测量电压和电流即可得到功率值。
综上所述，直线电机功率的快速计算可以通过多种方法进行。
在实际工程中，可以根据具体情况选择合适的计算方法，并结合实际测量数据进行功率计算。
通过对直线电机功率的快速准确计算，可以为工程设计和性能评估提供重要的参考依据。
直线电机线径电流计算公式
直线电机线径电流计算公式直线电机是一种将电能转换为机械能的装置，它利用电磁力来产生直线运动。
直线电机的线径电流是指通过电机线圈的电流，它是直线电机工作时的重要参数之一。
线径电流的计算对于直线电机的设计和使用非常重要，下面将介绍直线电机线径电流的计算公式及其相关知识。
1. 直线电机线径电流的定义。
直线电机线径电流是指通过直线电机线圈的电流，通常用I表示。
它是直线电机工作时产生的电磁力的重要参数，直接影响着直线电机的性能和工作效果。
线径电流的大小与直线电机的磁场强度、线圈匝数、线圈长度等因素有关，因此需要通过计算来确定。
2. 直线电机线径电流的计算公式。
直线电机线径电流的计算公式可以通过以下公式来确定：I = F / (B l N)。
其中，I表示线径电流，单位为安培（A）；F表示直线电机产生的电磁力，单位为牛顿（N）；B表示磁场强度，单位为特斯拉（T）；l表示线圈长度，单位为米（m）；N表示线圈匝数。
通过这个公式，可以根据直线电机的设计参数和工作条件来确定线径电流的大小，从而为直线电机的设计和使用提供参考。
3. 直线电机线径电流计算的注意事项。
在计算直线电机线径电流时，需要注意以下几点：（1）确定电磁力的大小，电磁力是直线电机产生运动的关键，需要通过实验或仿真来确定电磁力的大小。
（2）准确测量磁场强度和线圈参数，磁场强度和线圈参数是确定线径电流的重要因素，需要准确测量这些参数。
（3）考虑线圈的热效应，线径电流会使得线圈发热，需要考虑线径电流对线圈的热效应，以避免线圈过热损坏。
4. 直线电机线径电流的应用。
直线电机线径电流的大小直接影响着直线电机的工作效果和性能，因此在直线电机的设计和使用过程中，需要充分考虑线径电流的大小。
合理确定线径电流可以提高直线电机的工作效率，减小能耗，延长直线电机的使用寿命。
此外，在直线电机的控制系统中，线径电流也是一个重要的参数，可以通过调节线径电流来控制直线电机的运动速度和力度，实现精准的控制。
永磁直线电机的有限元分析及计算
永磁直线电机的有限元分析及计算永磁直线电机（Permanent Magnet Linear Motor，简称PMLM）是一种将电能转化为直线机械能的装置，它由永磁体组成的固定子和线圈组成的动子构成。
与传统的旋转电机不同，PMLM能够直接输出直线运动，并且具有大力密度、高效率和较低的噪音。
在永磁直线电机的设计和优化过程中，有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）和计算是非常重要的工具。
在有限元分析中，将电机内部的磁场、电流、力等物理量划分为有限数量的元素和节点，并使用数值方法求解模型的行为。
通过FEA方法，可以定量地评估永磁直线电机的性能指标，如功率、力矩、效率等。
有限元分析通常包括以下步骤：1.建立几何模型：将永磁直线电机的各个组成部分，如永磁体、线圈、铁心等，准确地建模为几何实体。
2.网格划分：将几何模型划分为有限数量的单元和节点，常用的划分方法包括四面体划分、六面体划分、三角形划分等。
3.求解磁场分布：根据电机的电流和永磁体的磁性，使用麦克斯韦方程和安培定律求解磁场分布，并获取磁力密度分布、磁场线轨迹等。
4.计算电机的力矩和力：通过磁场和电流之间的相互作用，计算电机在工作状态下的力矩和力。
5.评估性能指标：根据有限元分析结果，评估永磁直线电机的性能指标，如功率、效率、力矩密度等。
有限元分析不仅可以用于永磁直线电机的静态分析，还可以用于动态分析。
在动态分析中，需要考虑电机的运动状况和电机响应的时间变化。
通过有限元分析，可以评估电机在不同速度、不同负载情况下的性能。
在计算方面，可以使用有限元软件，如ANSYS、COMSOLMultiphysics等，进行永磁直线电机的有限元分析。
这些软件提供了强大的模拟和计算功能，可以帮助工程师快速准确地分析电机的力学和电磁特性。
总之，有限元分析和计算是永磁直线电机设计和优化的关键工具之一、通过使用有限元分析，可以定量地评估电机的性能，指导电机的设计和优化，并提高电机的效率和可靠性。
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社，２００５． ［３］ 李学海．ＰＩＣ 单片机原理［Ｍ］． 北京：北京航空航天大学出版社，
２００４．
Ｄｅ ｓ ｉｇｎ ｏｆ ａ Ｄｅ ｌａ ｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏｎ Ｓ ｉｎｇｌｅ Ｃｈｉｐ Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅ ｒ
Ｖ／ｍ·ｓ－ １
ｖｍ
ｔｍ
ｔｒ
ｔｄ
ｔｄｗ ｔ／ｓ
图 ２ 工作台运动速度一时间曲线
图 １ 直线电机进给系统的受力模型 ＦＣ 可根据金属切削原理理论计算，更可靠的还是通过仿 真和实验测得。 摩檫力 ＦＲ 取决于导轨的摩檫系数和移动部件的总质量以 及定子与动子间的垂直吸引力，用下式求出
ＦＲ ＝（Ｍｇ＋ＦＡｔ）μ
Ｃａ ｌｃｕｌａ ｔｉｏｎ ａ ｎｄ Ａｎａ ｌｙｓ ｉｓ ｏｆ Ｍｅ ｃｈａ ｎｉｃａ ｌ Ｓ ｙｓ ｔｅ ｍ ｆｏｒ Ｌｉｎｅ ａ ｒ Ｍｏｔｏｒｓ
ＹＡＮＧ Ｈｕｉ１， ＹＡＮＧ Ｍｅｉ２ （１． Ｆｕｙａｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ＆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｆｕｙａｎｇ Ａｎｈｕｉ ２３６０００， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｚｉｂｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ＆ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｅｎｔｅｒ，
２ 所示。ｔａ、ｔｄ 为加、减速时间，ｔｒ、ｔｄｗ 为恒速运行时间，ｖｍ 为最大
速度，Ｍ１ 为滑动体及负载质量，Ｍ２ 为线圈绕组质量，则最大加
速度 ａｍ 和最大减速度 ｄｍ 分别为：
ａ ｍ ＝ｖｍ ／ ｔ ａ ｄｍ ＝ ｖｍ ／ ｔｄ
设 Ｍ ＝Ｍ１＋Ｍ ２，则有恒速运行时需要的保持力为： Ｆｒ ＝ＦＣ＋μ（Ｍｇ＋ＦＡｔ） 最大加速力、最大减速力和整定力分别为：
ＬＩ Ｇｕａｎｇ－ ｍｉｎｇ １， ＨＵＡＮＧ Ｌｉａｎ－ ｈｕａ ２ （１． Ｇｕａｎｇｘｉ Ｔｅａｃｈｅｒｓ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｎａｎｎｉｎｇ ５３００２３， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇｕａｎｇｘｉ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，
１０
Ｆｅ≥ＫＦＦｅｆ Ｆｅｆ —— — 要求的平均有效推力（Ｎ）； ＫＦ —— — 推力储备系数。 进给系统的均方根有效推力可用下式计算：
２
２
２
２
! ! Ｆｅｆ ＝
∑（Ｆ ２Ｌｉ ｔ ｉ）＝ ∑ｔ ｉ
Ｆａｍａｘ ｔ ａ＋Ｆｄｍａｘ ｔ ｄ＋Ｆｒ ｔ ｒ＋Ｆｄｗｔ ｄｗ ｔ ａ＋ｔ ｄ＋ｔ ｒ＋ｔ ｄｗ
控制直线电机的移动速度和方向。直线电机的 ｖｎ 与 ｖ 变化范
围不大时，决定动子移动速度的因素是定子绕组的供电频率。 ２．２ 直线电机的最大加速度
为保证高速机床的加减速性能，ａｍａｘ 必须大于机床设计技 术指标所规定的许用加速度［ａ ｅ］。
ａ ｍａｘ＝Ｆｍａｘ（／ Ｍ １＋Ｍ２）
＝（ＦＣ－ Ｆｆ）（／ Ｍ １＋Ｍ ２）（ｍ／ｓ２） ＦＣ —— — 电机的最大推力（Ｎ）；Ｆｆ —— — 导轨的摩擦力 Ｎ。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ［上接第 １１ 页］
给系统的加速度成反比，在保证强度和刚度的前提下尽量减轻 质量。一方面，可通过选用高强度轻质材料，如高强度、低密度 且不受电机电磁吸力作用的铝合金、纤维增强塑料等；另一方 面，通过采用有限元分析法、最优化设计技术、计算机防真技术
电动机的最大速度 ｖｍａｘ： ｖｍａｘ＝２ｆｍａｘτ
ｆｍａｘ —— — 驱动模块输出电流的最高频率（Ｈｚ）； τ —— — 直线电机的极距（ｍｍ）。
对感应式异步直线电机，其最高速度 ｖｍａｘ： ｖｍａｘ ＝２τｆｍａｘ ｖｎ —— — 同步速度，ｖ —— — 小于同步速度。
当调节电源频率 ｆ 或更换次级的任意两相电源线，就可以
对于交流直线电机进给系统，当支承导轨的允许速度、位 移检测系统的响应速度足够快时，其最大速度主要取决于直线
电机驱动模块的输出能力。直线电机进给系统的最大速度 ｖｍａｘ 必须大于或等于高速机床所要求达到的最大许用速度［ｖｅ］，［ｖｅ］
由机床总体设计时给出。 机床进给系统的直线电机，设计成恒推力特性，电机推力
Ｚｉｂｏ Ｓｈａｎｄｏｎｇ ２５５０００， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓ ｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｔｈｒｕｓｔ ｆｏｒｍｕｌａ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒｓ ａｒｅ ｅｄｕｃｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ ｉｔｓ ｓｔｒｅｓｓ ｍｏｄｅｌ， ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ａｓ ｗｅｌｌ． Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｔｈａｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｇｕａｒａｎｔｅｅｉｎｇ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｐｏｗｅｒ ｒｅｓｅｒｖｅｓ ｔｏ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒｓ’ｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅ， ｆｅｅｄ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｈｉｇｈ－ ｓｐｅｅｄ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌｓ， ｅｔｃ．， ｉｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒｓ’ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ： Ｌｉｎｅａｒ ｍｏｔｏｒｓ； Ｔｈｒｕｓｔ； Ｓｐｅｅｄ； Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ
参考文献： ［１］ 张伯霖．高速切削技术及应用［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００２． ［２］ 韩荣第．现代机械加工新技术［Ｍ］．北京：电了工业出版社，２００３． ［３］ 艾兴．高速切削加工技术［Ｍ］．北京：国防工业出版社，２００３．
等对运动部件的总体结构、截面形状和具体尺寸等进行全面优 化，从而达到精确的最轻量化。
ＦＬｉ — —— 在一个时间间隔内系统所要求的推力（Ｎ）
ｔ ｉ — —— 时间间隔（ｓ）
由于 Ｆ Ｌｉ 值在不同的时间段内是不同的，某些情况下其值可
能大于直线电机的额定推力 Ｆｅ，这时直线电机将依靠其短时和
瞬时过载能力，输出较大的推力与之抗衡。但这种超过额定推
力 Ｆｅ 的负载的持续时间不能太长、数值不能太大，在设计时必 须保正电动机的安全。
３ 结束语
通过对直线电机的力学设计和分析，运动部件的质量与进
［下转第 １４ 页］
１１
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＮＯ．６，２００７
ＮＯＰ ＣＡＬＬ ＤＥＬＡＹ１ ；调用延时 ２ｓ 子程序，２ 脚变为 低电平 ＢＣＦ ＧＰＩＯ，５ ＮＯＰ ＮＯＰ ＤＥＴ１ ＢＴＦＳＣ ＧＯＩＯ，２ ＣＡＬＬ ＤＥＴ０ ；５ 脚为高电平时，延时 １１ｍｓ 后 ６ 脚输出高电平 ＧＯＴＯ ＤＥＴ１ ＧＯＴＯ ＤＥＴ１ ＥＮＤ 程序中主要分为三个部分，分别为 １１ｍｓ 延时子程序、２ｓ 延时子程序以及控制主程序。把程序烧写到单片机以后，用单 片机时间测试仪对定时时间进行测试，结果表明，误差在
Ｎａｎｎｉｎｇ ５３００２３， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓ ｔｒａｃｔ： Ａｉｍ ａｔ ａ ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ， ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓ ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｙ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｈａｔ ｃｏｍｂｉｎｅｓ ｗｉｔｈ ＰＩＣ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｅｒｉｅｓ ａｎｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｃｉｒｃｕｉｔ， ａｎｄ ｅｎｓｕｒｅｓ ｉｔ ｗｏｒｋｓ ｒｅｌｉａｂｌｙ ｄｅｓｐｉｔｅ ｏｆ ｐｏｗｅｒ－ ｄｏｗｎ ｂｙ ａｃｃｉｄｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ：Ｔｉｍｅ ｄｅｌａｙ； ＰＩＣ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ； Ｐｏｗｅｒ－ ｄｏｗｎ
Ｆａｍａｘ＝Ｆｒ＋Ｍａｍ＝ＦＣ＋μ（Ｍｇ＋ＦＡｔ）＋Ｍａｍ Ｆｄｍａｘ＝ Ｍｄｍ－ Ｆｒ＝Ｍｄｍ－ ＦＣ＋μ（Ｍｇ＋ＦＡｔ） Ｆｄｗ＝Ｍｄｍ＝（Ｍ１＋Ｍ２）ｄｍ 直线电机在所要求的速度范围内的额定推力 Ｆｅ 必须满 足：
收稿日期：２００７－ ０４－ ２０ 作者简介：杨 辉（１９７５—），男，安徽阜阳人，讲师，硕士研究生，主要从事数控机床的教学和研究工作，研究方向：高速切削加工技术。
Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＮＯ．６，２００７
直线电机力学系统的计算与分析
杨 辉 １，杨 梅 ２
（１．阜阳职业技术学院，安徽 阜阳 ２３６０００；２．淄博市广播电视信息网络中心，山东 淄博 ２５５０００ ）
摘要：通过建立直线电机的受力模型，推出直线电机的推力和功率计算公式，得出最大速度和加速度公式，解决了保证在一定的功率储
１．３ 直线电机的功率 在直线电机设计时， 考虑到直线电机的长时间正常工作，
其必须满足：
Ｐ＜ ［Ｐｘ］ Ｐｘ＝Ｐｅｋ Ｐ —— — 负载功率（ｋＷ）；
［Ｐｘ］ — —— 许用功率（ｋＷ）； Ｐｅ —— — 额定功率（ｋＷ）； ｋ — — — 功率储备系数。 当直线电机工作条件为间歇运动时，可按如下公式计算
１ 直线电机的受力分析
１．１ 直线电机的受力模型 根据直线电机的安装方式，结构设计可选择水平布局和垂
直布局。 水平布局直线电机进给系统的受力模型，如图 １ 所示，受
力平衡方程为： Ｆ＝ＦＣ＋ＦＲ＋ＦＡｄ Ｆ —直线电机要求的推力（Ｎ）；ＦＣ — 切削力（Ｎ）；ＦＲ — 摩
檫力（Ｎ）；ＦＡｄ — 惯性力（Ｎ）。
出能力的限制不能再往上增加；另一方面，此时向电机供电的
驱动模块输出的电压也达到额定值，不能再往上增加，但电机
பைடு நூலகம்