控制电机与特种电机课后答案第9章

控制电机与特种电机课后答案第9章思考题与习题

1(直线电动机有哪些优点?又有哪些缺点?

2(直线感应电动机有哪几种结构形式?其运动速度如何确定?

3(直线感应电动机与旋转感应电动机在电磁性能上有什么不同?

4(永磁式直线直流电动机可分为哪几种?它们各有什么特点?

5(直线同步电动机与直线感应电动机相比有什么特点?

6(感应子式直线步进电动机的推力与哪些因素有关?为什么?

7(什么是音圈电动机和平面电动机?其工作原理各如何?

8(直线电动机有哪些主要用途?试举例说明。

,,109(一台直线异步电动机，其初级固定、次级运动，极距cm，电源频率为50Hz，额定运行时的滑差率=0.05，试求: s

(1)同步速度; vs

(2)次级的移动速度。 v

答案

1.答:

直线电机的优点如下:

采用直线电机驱动的传动装置，不需要任何转换装置而直接产生推力，因此，它保(1)

证了运行的可靠性，提高传递效率，降低制造成本，易于维护。据

(2)直线电机运行时，它的零部件和传动装置不像旋转电机那样会受到离心力的作用，因而它的直线速度可以不受限制。

(3)直线电机运动时可以无机械接触，故整个装置或系统噪声很小或无噪声;并且使传动零部件无磨损，从而大大减少了机械损耗。

(4)直线电机结构简单，且它的初级铁心在嵌线后可以用环氧树脂等密封成整体，所以可以在一些特殊场合中应用，例如可在潮湿环境甚至水中使用，或在有腐蚀性气体中使用。

(5)由于散热面积大，容易冷却，直线电机的散热效果比较好，直线电机可以承受较高的电磁负荷，容量定额较高。

直线电机的缺点，以直线感应电动机为例:

(1)直线感应电动机的初级三相绕组在空间位置上是不对称的，三相电抗是不相等的。因此，三相绕组电流也不对称。

(2)直线感应电动机初、次级之间的气隙存在着始端和终端。当次级的一端进入或退出气隙时，都会在次级导体中感应附加电流，这就是所谓的“边缘效应”。由于边缘效应的影响，直线感应电动机与旋转感应电动机在运行特性上有较大的不同。

(3)其功率因数比旋转感应电动机低。

2.答:

直线感应电机的结构可以根据需要制成扁平形、圆筒形或盘形等各种形式。

同步速度为 vs

vf,2,s(m/s)

vs若次级移动的速度用表示，转差率用表示，则有

vv,ss, vs

(1)vsv,,s

s在电动机运行状态下，的大小在0与1之间。

3.答:

直线感应电动机与旋转感应电动机在工作原理上并无本质区别，只是所得到的机械运动方式不同而已。但是两者在电磁性能上却存在很大的差别，主要表现在以下三个方面: (1)旋转感应电动机定子三相绕组是对称的，因而若所施加的三相电压对称，则三相电流就是对称的。但直线感应电动机的初级三相绕组在空间位置上是不对称的，位于边缘的线圈与位于中间的线圈相比，其电感值相差很大，也就是说三相电抗是不相等的。因此，即使三相电压对称，三相绕组电流也不对称。

(2)旋转感应电动机定、转子之间的气隙是圆形的，无头无尾，连续不断，不存在始端和终端。但直线感应电动机初、次级之间的气隙存在着始端和终端。当次级的一端进入或退出气隙时，都会在次级导体中感应附加电流，这就是所谓的“边缘效应”。由于边缘效应的影响，直线感应电动机与旋转感应电动机在运行特性上有较大的不同。 (3)由于直线感应电动机初、次级之间在直线方向上要延续一定的长度，往往不均匀，因此在机械结构上一般将初、次级之间的气隙做得较长，这样，其功率因数比旋转感应电动机还要低。

4.答:

永磁式直线直流电动机可分为动磁型和动圈型两种。

动磁型结构，线圈固定绕在一个软铁框架上，线圈的长度应包括可动永磁体的整个运动行程。显然，当固定线圈流过电流时，不工作的部分要白白浪费能量。为了降低电能的消耗，可通过安装在永磁体磁极上的电刷把电流溃入相应的线圈，当磁极移动时，电刷跟着滑动，仅使线圈的工作部分通电。但是，这种结构型式由于电刷存在磨损，因此降低了电机的可靠性和使用寿命。

动圈型结构，在软铁框架的两端装有极性同向的两块永磁体，通电线圈可在滑道上做直线运动。这种磁场固定、线圈可动的结构及原理类似于扬声器，因此又称为音圈电动机。 5.答:

同直线感应电动机相比，直线同步电动机具有更大的驱动力，控制性能和位置精度更好，功率因数和效率较高，并且气隙可以取得较长，因此各种类型的直线同步电动机成为直线驱动的主要选择，在一些工程场合有取代直线感应电动机的趋势，尤其是在新型的垂直运输系统中普遍采用永磁式直线同步电动机，直接驱动负载上下运动。

6.答:

感应子式直线步进电动机的推力与相数、通入电流的大小、气隙等有关，这是由这种电机的工作原理决定的。

7(答:

动圈型永磁式直线直流电动机，在软铁框架的两端装有极性同向的两块永磁体，通电线圈可在滑道上做直线运动。这种磁场固定、线圈可动的结构及原理类似于扬声器，因此又2

称为音圈电动机。

平面电机是将两台直线步进电动机组合在一起，其中一台电动机产生X轴方向的运动，另一台电动机产生y轴方向的运动。这样，平面式步进电动机不需要任何机械转换装置，就能够直接产生平面形式的运动。由于直线步进电动机的特殊结构和工作原理，使得两台直线步进电动机的组合变得十分简便。实际上，采用三台直线步进电动机还可以做成三轴向的三维电动机。这种平面电机结构简单，特点突出，性能优良，目前已广泛应用于数控机床和自动绘图等领域，在二维平面定位装置特别是精密二维平面定位装置中具有广阔的应用前景。

8.答:

1)作为直线运动的执行元件，如机械手、电动门等

2)用于机械加工产品，如电磁锤、电磁打箔机等