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直线电动机

[拼音]:zhixian diandongji

[外文]:linear motor

利用电能直接产生直线运动的电动机。其原理与相应的旋转式电动机相似,在结构上可看作是由相应旋转电机沿径向切开,拉直演变而成(图1)。

直线电动机包括定子和动子两个主要部分。在电磁力的作用下,动子带动外界负载运动作功。在需要直线运动的地方,采用直线电动机可使装置的总体结构得到简化。直线电动机较多地应用于各种定位系统和自动控制系统。大功率的直线电动机还常用于电气铁路高速列车的牵引、鱼雷的发射等装备中。

直线电动机按原理分为直流直线电动机、交流直线异步电动机、直线步进电动机和交流直线同步电动机。以前 3种应用较多。按结构可分为单边型和双边型两种。在单边型结构中,定子和动子之间受有较大的单边磁拉力;双边型结构由于两边磁拉力互相平衡,支承部分摩擦力较小,动作比较灵活。

直流直线电动机

直流供电的直线电动机。由一套磁极和一组绕组构成。绕组中的电流有的通过电刷和换向片结构引入,称刷型;有的不经换向器和电刷,直接用导线引入,称无刷型。直流直线电动机从结构上还可分为动极式和动圈式两种。

图2所示为圆柱式直流动圈式直线电动机,由于其结构与扬声器的音圈相似,故又称为音圈式直线电动机,简称音圈电动机。其中图2a为短线圈音圈电动机,图2b为长线圈音圈电动机。

直流直线电动机由于推力与电枢电流成正比,速度与电枢电压成正比,故具有良好的线性控制特性,它与闭环控制系统配合,可以进行精密的调节和控制,适用于自动控制系统,例如计算机磁盘驱动器的磁头定位系统。

交流直线异步电动机

由旋转式异步电动机演变而来。其工作原理和旋转式异步电动机相同。主要由原边和副边两部分组成,嵌有线圈的部分为原边。当多相绕组中通入电流后,电机气隙中就产生一个磁场行波,切割副边的导体而感生电流。此电流与磁场作用产生电磁力使原边和副边发生相对运动。直线异步电动机可以做成原边固定、副边可动的短副边型和副边固定、原边可动的短原边型两种结构。短原边型所用线圈数量少,比较经济,应用较多;短副边型常用于金属物体的投射。直线异步电动机常在工业自动化系统中作为操作杆的动力,用它操作自动门窗、自动开关和阀门以及各种机械手,也可用于电气铁路高速列车的牵引和鱼雷发射等。

直线步进电动机

作直线步进运动的电动机。按其电磁推力产生的原理可以分为反应式和永磁感应子式两大类。

(1)反应式直线步进电动机:其定子是一条开有均匀齿槽的导轨,动子是一个绕有三相绕组的E形铁心。每个铁心柱上都开有和定子齿距相等的齿槽,且各相铁心柱上的齿槽相对于定子齿槽依次错开1/3齿距。如果输入三相绕组电脉冲的顺序依次为A→B→C→A,则动子就会向左作步进运动。如果通电顺序改为A→C→B→A,则动子就向右作步进运动。在结构上也可以把 E形铁心固定,让齿条作为动子。齿条的运动将与上述运动方向相反。

(2)永磁感应子式直线步进电动机:定子由软铁材料制成,上面铣有均匀间隔的齿槽;动子由永久磁铁加上两个带齿的形电磁铁组成。两个电磁铁上的齿相互错开一定距离。在电磁铁线圈不通电时,动子位置由永久磁铁决定。而在两个电磁铁按一定顺序轮流通电时,将使动子以一定齿距作步进运动。如果对两个电磁铁不是轮流通电,而是使其中的电流一个按正弦变化,一个按余弦变化,则可使动子运动平滑,步距很小。其步距(位置)分辨率可以达到0.01mm以下。在要求高精度定位的场合,例如绘图仪、磁头定位机构、激光定位器和数控系统中得到较多的应用。

参考书目
  1. 丁志刚等编:《微特直线电机及其控制》,浙江大学出版社,杭州,1987。

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文章名称:《直线电动机》
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