直线电机原理与构造

　　在各种工程技术中需要直线运动时，可以用旋转电机通过曲柄连杆或蜗轮蜗杆等传动机构来获得。但这种传动形式往往会带来结构复杂，重量重，体积大，啮合精度差且工作不可靠等缺点，采用直线电机则无这些缺点。

　　直线电机是能直接作直线运动的电动机械，直线电机有多种型式，原则上对于每一种旋转电机都有其相应的直线电机。若按照工作原理来区分，可分为直线感应电机、直线直流电机和直线同步电机(包括直线步进电机)三种。

　　直线感应电机主要有两种型式，即平板型和管型。平板型电机可以看作是由普通的旋转异步电动机直接演变而来的。一台旋转的感应电动机，设想将它沿径向剖开，并将定、转子圆周展成直线，这就得到了最简单的平板型直线感应电机。 在旋转电机中转子是绕轴做旋转运动的，见绿色箭头线;在直线电机中动子是做直线移动的，见绿色箭头线。

　　对应于旋转电动机定子的一边嵌有三相绕组，称为初级(定子);对应于旋转电动机转子的一边称为次级(动子或滑子)。直线电机的运动方式可以是固定初级，让次级运动，此称为动次级;相反，也可以固定次级而让初级运动，则称为动初级。

　　平板型直线感应电动机

　　显然初级与次级长度相同是不能正常运行的，实际平板型直线感应电动机初级长度和滑子长度并不相等。

　　为了抵消定子磁场对动子的单边磁吸力，平板型直线感应电动机通常采用双边结构，即用两个定子将动子夹在中间的结构型式。

　　圆筒型直线电机

　　圆筒型直线电机也称为管型直线电机，把平板型直线电动机沿着直线运动相垂直的的方向卷成筒形，就形成了圆筒型直线电动机。

　　直线感应电动机的动子一般是低碳钢板敷铜板或镶铜条，也可以用导电良好的金属板(铜板或铝板);圆筒型直线电机动子多采用厚壁钢管，在管外壁覆盖1至mm厚的铜管或铝管。

　　如果动子由永磁材料制作就组成直线同步电动机。

　　一些动初级直线电动机的初级采用无铁芯结构，大大减小了运动惯量。

　　与旋转电机传动相比，直线电机传动主要具有下列优点：

　　直线电机由于不需要中间传动机械，因而使整个机械得到简化，提高了精度，减少了振动和噪音; 用直线电机驱动时，由于不存在中间传动机构的惯量和阻力矩的影响，因而加速和减速时间短，可实现快速启动和正反向运行。

　　圆弧型直线电机

　　一些设备不需要连续旋转，仅在一定的角度内往复摆动，可采用圆弧型直线电动机。圆弧型直线电机的次级(转子)是圆柱形状，能绕通过轴心的轴自由转动，定子为弧形，与转子柱面有很小的气隙，像旋转电机定子的一小段。

　　圆弧型直线电机的运行原理和设计方法与平板型直线感应电动机相同，故仍属直线电动机。

　　圆盘型直线电机

　　圆盘型直线电机的次级(转子)做成扁平的圆盘形状，能绕通过圆 心的轴自由转动：将两个初级放在圆盘靠外边缘的平面上，使圆盘受切向力作旋转运动。由于其运行原理和设计方法与平板型直线感应电动机相同，故仍属直线电动机。

　　圆盘型直线电机与普通旋转电动机相比，它具有以下优点：

　　无需经过齿轮减速箱就能得到较低的转速，因而电动机的振动和噪声很小。

　　可以通过移动定子在圆盘上的径向位置来可以调节电机的转矩与旋转速度。