Chap 923~924

1、2022-2-261 14.14.其他型式直线感应电动机其他型式直线感应电动机 Chap Chap 9.2.39.2.3 9.2.49.2.42022-2-262目录目录1.1.圆筒型直线感应电动机圆筒型直线感应电动机2.2.圆盘型及弧形初级直线电动机圆盘型及弧形初级直线电动机3.3.直线电机的优缺点直线电机的优缺点4.4.直线电机在生活中的应用直线电机在生活中的应用2022-2-263圆筒型直线感应电动机圆筒型直线感应电动机结构：结构： A. A.将扁平将扁平型型直线感应直线感应电电动动 机沿着与机沿着与平移磁场平行的平移磁场平行的 轴线轴线卷成筒形，就形成圆卷成筒形，就形成圆 筒型直线感应

2、电动机筒型直线感应电动机。 B.移行磁场将沿着一次侧铁移行磁场将沿着一次侧铁 芯的内腔平移，其二次侧芯的内腔平移，其二次侧 通常是一根厚壁钢管，而通常是一根厚壁钢管，而 构成复合次级构成复合次级 。 2022-2-264圆筒型直线感应电动机圆筒型直线感应电动机结构：结构： 1. 1.初级扼部初级扼部 2. 2.定向轴承定向轴承 3. 3.初级绕组初级绕组 4. 4.次级铁芯次级铁芯 5. 5.非磁性层非磁性层 6. 6.初级铁心初级铁心 圆筒型直线感应电动机2022-2-265圆筒型直线感应电动机圆筒型直线感应电动机工作原理工作原理： A.A.圆筒型直线电机的工作原理与旋转电机相似。圆筒型直线

3、电机的工作原理与旋转电机相似。 B. B.当在低级绕组通进交流电源时，便在气隙中产生行波当在低级绕组通进交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应电动势并产生电磁场，次级在行波磁场切割下，将感应电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相互作用就产生电磁推力。流，该电流与气隙中的磁场相互作用就产生电磁推力。 C. C.假如低级固定，则次级在推力的作用下做直线运动。假如低级固定，则次级在推力的作用下做直线运动。反之，则低级作直线运动。反之，则低级作直线运动。 D. D.它把电能直接转变为直线运动的机械能而无中间变换它把电能直接转变为直线运动的机械能而无中间变换装置。装置。 20

4、22-2-266圆筒型直线感应电动机圆筒型直线感应电动机优点：优点： （1 1）结构简单）结构简单, ,圆筒型直线电机不需要经过中间转换机构而圆筒型直线电机不需要经过中间转换机构而直接产生直线运动，使结构大大简化，运动惯量减少直接产生直线运动，使结构大大简化，运动惯量减少, ,动态动态响应性能和定位精度大大进步，同时也进步了可靠性响应性能和定位精度大大进步，同时也进步了可靠性, ,节约节约了本钱了本钱, ,使制造和维护更加简便。使制造和维护更加简便。 （2 2）适合高速直线运动。由于不存在离心力的约束，适合高速直线运动。由于不存在离心力的约束，普通普通材料亦可以达到较高的速度。而且假如初、次级

5、间用材料亦可以达到较高的速度。而且假如初、次级间用气垫气垫或或磁垫保存间隙，运动时无机械接触，因而运动部分也就磁垫保存间隙，运动时无机械接触，因而运动部分也就无无摩擦和噪声摩擦和噪声，可以进行高速运动。，可以进行高速运动。2022-2-267圆筒型直线感应电动机圆筒型直线感应电动机优点优点: : （3 3）低级绕组利用率高。在圆筒型直线感应电机中，低）低级绕组利用率高。在圆筒型直线感应电机中，低级级绕组是饼式的，没有端部绕组，因而绕组利用率高绕组是饼式的，没有端部绕组，因而绕组利用率高。 （4 4）无横向边沿效应。横向效应是指由于横向开断造成）无横向边沿效应。横向效应是指由于横向开断造成的的

6、边界处磁场的削弱，而圆筒型直线电机横向无开断，边界处磁场的削弱，而圆筒型直线电机横向无开断，所所 以磁场沿周向均匀分布。以磁场沿周向均匀分布。 （5 5）易于调节和控制）易于调节和控制, ,通过调节电压或频率，或更换次级通过调节电压或频率，或更换次级材料，可以得到不同的速度、电磁推力，适用于低速往材料，可以得到不同的速度、电磁推力，适用于低速往复运行场合复运行场合。2022-2-268圆筒型直线感应电动机圆筒型直线感应电动机缺点：缺点： （1 1）效率和功率因数较低。圆筒型直线电机的效率和功）效率和功率因数较低。圆筒型直线电机的效率和功率因数比同容量的旋转电机要低，特别在低速时。率因数比同容量

7、的旋转电机要低，特别在低速时。 原因是：它的电磁气隙与极距的比值通常较大，所需的原因是：它的电磁气隙与极距的比值通常较大，所需的磁化电流也较大，使损耗增加；低级铁芯两端开断，产磁化电流也较大，使损耗增加；低级铁芯两端开断，产生纵向边沿效应，从而引起波形畸变等，其结果也导致生纵向边沿效应，从而引起波形畸变等，其结果也导致损耗增加。损耗增加。 （2 2）起动推力易受到电压波动的影响。在低速高滑差情）起动推力易受到电压波动的影响。在低速高滑差情况下，往往要求有比较恒定的起动推力，但当电源电压况下，往往要求有比较恒定的起动推力，但当电源电压有波动时，起动推力变化很大，因此需要电源电压比较有波动时，起动

8、推力变化很大，因此需要电源电压比较稳定。稳定。2022-2-269圆筒型直线感应电动机圆筒型直线感应电动机缺点：缺点： （3 3）运行速度范围受到电机极距的限制。当电源频率一）运行速度范围受到电机极距的限制。当电源频率一定时，电机的运行速度在很大程度上取决于电机的极距，定时，电机的运行速度在很大程度上取决于电机的极距，一般极距不能太大，也不能太小，所以它的速度也被限一般极距不能太大，也不能太小，所以它的速度也被限制在某一合适的范围内。在要求低速的传动系统中，就制在某一合适的范围内。在要求低速的传动系统中，就往往需要增加变频设备。往往需要增加变频设备。 （4 4）散热较困难。圆筒型直线电机的散热

9、条件要比扁平）散热较困难。圆筒型直线电机的散热条件要比扁平型直线电机差，这就限制了电机所对应的电参数，从而型直线电机差，这就限制了电机所对应的电参数，从而限制了电机的推力，因而圆筒型直线电机不适合大功率限制了电机的推力，因而圆筒型直线电机不适合大功率电机。电机。 2022-2-2610圆盘型及弧型初级直线感应电动机圆盘型及弧型初级直线感应电动机圆盘型结构：圆盘型结构： 将扁平型直线电机的次级做成将扁平型直线电机的次级做成 扁平的圆盘，并能绕圆心自由扁平的圆盘，并能绕圆心自由 转动，同时将初级置于圆盘次转动，同时将初级置于圆盘次 级的外侧，使圆盘收到切向电级的外侧，使圆盘收到切向电 磁力，从而使

10、圆盘转动。这种磁力，从而使圆盘转动。这种 结构的直线感应电动机称为圆结构的直线感应电动机称为圆 盘型直线感应电动机。盘型直线感应电动机。 圆盘型直线感应电机示意2022-2-2611圆盘型及弧型初级直线感应电动机圆盘型及弧型初级直线感应电动机圆盘型工作原理：圆盘型工作原理： A. A.次级圆盘作圆周运动，但是工作原理和扁平型直线感次级圆盘作圆周运动，但是工作原理和扁平型直线感应电动机一致。应电动机一致。 B. B.扁平型直线感应电动机原理是，初级绕组通以三相扁平型直线感应电动机原理是，初级绕组通以三相交流电流后，则在气隙中产生一个平稳的行波磁场。该交流电流后，则在气隙中产生一个平稳的行波磁场。

11、该磁场沿气隙作直线运动，同时，在次级导体中感应出电磁场沿气隙作直线运动，同时，在次级导体中感应出电动势，并产生电流，这个电流与行波磁场相互作用产生动势，并产生电流，这个电流与行波磁场相互作用产生电磁推动力，使次级沿行波方向作直线运动。电磁推动力，使次级沿行波方向作直线运动。 C. C.圆盘型直线电机适用于低速大转矩的负载，特别是圆盘型直线电机适用于低速大转矩的负载，特别是负载本身具备圆盘式飞轮可作为次级，其经济效益较好。负载本身具备圆盘式飞轮可作为次级，其经济效益较好。2022-2-2612圆盘型及弧型初级直线感应电动机圆盘型及弧型初级直线感应电动机弧型结构弧型结构： 弧型是将扁平型直线电机的

12、初级弧型是将扁平型直线电机的初级 沿运动方向改成弧型，并安放于沿运动方向改成弧型，并安放于 圆柱型次级外侧面的结构称为弧圆柱型次级外侧面的结构称为弧 型初级柱面次级直线感应电机。型初级柱面次级直线感应电机。工作原理工作原理： 弧型直线感应电机工作原理同于弧型直线感应电机工作原理同于 扁平型直线电机扁平型直线电机 弧型初级柱面次级直线电机 2022-2-2613直线电机的优缺点直线电机的优缺点优点优点: : (1)(1)没有机械接触，传动力是在气隙中产生的，除了直线没有机械接触，传动力是在气隙中产生的，除了直线导轨外没有其它摩擦。导轨外没有其它摩擦。 (2) (2)结构简单，体积小，以最少的零部

13、件数量实现直线驱结构简单，体积小，以最少的零部件数量实现直线驱动，而且是只有一个运动的部件。动，而且是只有一个运动的部件。 (3) (3)可以提供很宽的速度范围，从每秒几微米到数米，特可以提供很宽的速度范围，从每秒几微米到数米，特别是高速是其一个突出的优点别是高速是其一个突出的优点。2022-2-2614直线电机的优缺点直线电机的优缺点优点优点: : (4) (4)运动平稳，这是因为除了起支撑作用的直线导轨或气运动平稳，这是因为除了起支撑作用的直线导轨或气浮轴承外，没有其它机械连接或转换装置的缘故。浮轴承外，没有其它机械连接或转换装置的缘故。 (5) (5)精度和重复精度高，因为消除了影响精度

14、的中间环节，精度和重复精度高，因为消除了影响精度的中间环节，系统的精度取决于位置检测元件，有合适的反馈装置可系统的精度取决于位置检测元件，有合适的反馈装置可达亚微米级。达亚微米级。 (6) (6)维护简单，由于部件少，运动时无机械接触，从而大维护简单，由于部件少，运动时无机械接触，从而大大降低了零部件的磨损，只需很少甚至无需维护，使用大降低了零部件的磨损，只需很少甚至无需维护，使用寿命更长。寿命更长。 2022-2-2615直线电机的优缺点直线电机的优缺点缺点缺点: : （1 1）直线电机的耗电量大，尤其在进行高荷载、高加速）直线电机的耗电量大，尤其在进行高荷载、高加速度的运动时，机床瞬间电流

15、对车间的供电系统带来沉重度的运动时，机床瞬间电流对车间的供电系统带来沉重负荷。负荷。 （2 2）振动高，直线电机的动态刚性极低，不能起缓冲阻）振动高，直线电机的动态刚性极低，不能起缓冲阻尼作用，在高速运动时容易引起机床其它部分共振。尼作用，在高速运动时容易引起机床其它部分共振。 （3 3）发热量大，固定在工作台底部的直线电机动子是高）发热量大，固定在工作台底部的直线电机动子是高发热部件，安装位置不利于自然散热，对机床的恒温控发热部件，安装位置不利于自然散热，对机床的恒温控制造成很大挑战。制造成很大挑战。 2022-2-2616直线电机在生活中的应用直线电机在生活中的应用应用：应用： A. A.目前直线电机在工业传动系统（传送带、传动车）工目前直线电机在工业传动系统（传送带、传动车）工业机械、手门闸、开关的自动执行器，以及高速列车等业机械、手门闸、开关的自动执行器，以及高速列车等场合