《直线电机》PPT课件

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1、第12章直线电机12.1概述12.2直线感应电动机12.3直线直流电动机12.4直线自整角机12.5直线和平面步进电动机12.1概述直线电机是近年来国内外积极研究发展的新型电机之一。它是一种不需要中间转换装置，而能直接作直线运动的电动机械。过去，在各种工程技术中需要直线运动时，一般是用旋转电机通过曲柄连杆或蜗轮蜗杆等传动机构来获得的。但是，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。近十几年来，科学技术的发展推动了直线电机的研究和生产，目前在交通运输、机械工业和仪器仪表工业中

2、，直线电机已得到推广和应用。在自动控制系统中，采用直线电机作为驱动、指示和信号元件也更加广泛，例如在快速记录仪中，伺服电动机改用直线电机后，可以提高仪器的精度和频带宽度；在雷达系统中，用直线自整角机代替电位器进行直线测量可提高精度，简化结构；在电磁流速计中，可用直线测速机来量测导电液体在磁场中的流速；另外，在录音磁头和各种记录装置中，也常用直线电机传动。与旋转电机传动相比，直线电机传动主要具有下列优点：(1)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；(2)快速响应：

3、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；(3)仪表用的直线电机，可以省去电刷和换向器等易损零件，提高可靠性，延长使用寿命；(4)直线电机由于散热面积大，容易冷却，所以允许较高的电磁负荷，可提高电机的容量定额；(5)装配灵活性大，往往可将电机和其它机件合成一体。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。一般，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。在伺服系统中，和传

4、统元件相应，也可制成直线运动形式的信号和执行元件。由于直线电机与旋转电机在原理上基本相同，所以下面不一一罗列各种电机，而只介绍其中典型的几种，使大家对这类电机有个基本的了解。12.2直线感应电动机12.2.1主要类型和结构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感应(异步)电动机直接演变而来的。图12-1(a)表示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，如图12-1(b)，这就得到了最简单的平板型直线感应电机。由定子演变而来的一侧称作初级，由转子

5、演变而来的一侧称作次级。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。图12-1直线电机的形成(a)旋转电机；(b)直线电机图12-1中直线电机的初级和次级长度相等，这在实用中是行不通的。因为初、次级要作相对运动，假定在开始时初次级正好对齐，那末在运动过程中，初次级之间的电磁耦合部分将逐渐减少，影响正常运行。因此，在实际应用中必须把初、次级做得长短不等。根据初、次级间相对长度，可把平板型直线电机分成短初级和短次级两类，如图12-2所示。由于短初级结

6、构比较简单，制造和运行成本较低，故一般常用短初级，只有在特殊情况下才采用短次级。图12-2平板型直线电动机(a)短初级；(b)短次级图12-2所示的平板型直线电机仅在次级的一边具有初级，这种结构型式称单边型。单边型除了产生切向力外，还会在初、次级间产生较大的法向力，这在某些应用中是不希望的。为了更充分地利用次级和消除法向力，可以在次级的两侧都装上初级。这种结构型式称为双边型，如图12-3所示。图12-3双边型直线电机与旋转电机一样，平板型直线电机的初级铁心也由硅钢片叠成，表面开有齿槽，槽中安放着三相、两相或单

7、相绕组；单相直线感应电机也可做成罩极式的，也可通过电容移相。它的次级形式较多，有类似鼠笼转子的结构，即在钢板上(或铁心叠片里)开槽，槽中放入铜条或铝条，然后用铜带或铝带在两侧端部短接。但由于其工艺和结构比较复杂，故在短初级直线电机中很少采用。最常用的次级有三种：第一种是整块钢板，称为钢次级或磁性次级，这时，钢既起导磁作用，又起导电作用；第二种为钢板上覆合一层铜板或铝板，称为覆合次级，钢主要用于导磁，而导电主要靠铜或铝；第三种是单钝的铜板或铝板，称为铜(铝)次级或非磁性次级，这种次级一般用于双边形电机中，使用时

8、必须使一边的N极对准另一边的S极。显然，这三种次级型式都与杯形转子的旋转电机相对应。除了上述的平板型直线感应电机外，还有管型直线感应电动机。如果将图12-4(a)所示的平板型直线电机的初级和次级依箭头方向卷曲，就成为管型直线感应电动机，如图12-4(b)所示。在平板型电机里线圈一般做成菱形，如图12-5(a)(图中只示出一相线圈的连接)，它的端部只起连接作用。在管形电机里，线圈的端部就不再需要