直線電機(jī)原理及應(yīng)用

信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)什么是直線電機(jī)

直線電機(jī)是一種能將電信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成為直線位移的電機(jī)。無需轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)即可直接獲得直線運(yùn)動(dòng)，沒有傳動(dòng)機(jī)械的磨損，并且噪音低、結(jié)構(gòu)簡單、操作維護(hù)方便。 目前直線電機(jī)主要應(yīng)用的機(jī)型有直流直線電機(jī)、交流直線電機(jī)以及直線步進(jìn)電機(jī)等，在實(shí)際中應(yīng)用較多的是交流直線電機(jī)。第1頁/共15頁第一頁，共16頁。信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的工作原理

三相對(duì)稱正弦電流隨時(shí)間變化，磁場沿圓周旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，方向由右手定則確定產(chǎn)生切向電磁力F，方向可按左手定則確定第2頁/共15頁第二頁，共16頁。信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)到直線電機(jī)的演化第3頁/共15頁第三頁，共16頁。信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)直線電機(jī)的工作原理

不考慮縱向邊端效應(yīng)三相對(duì)稱正弦電流隨時(shí)間變化，產(chǎn)生行波磁場行波磁場感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流初級(jí)固定，次級(jí)做直線運(yùn)動(dòng)第4頁/共15頁第四頁，共16頁。信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)直線電機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)

三相繞組的相序相反，行波磁場的移動(dòng)方向就相反了，運(yùn)動(dòng)方向也會(huì)反過來。周期：第5頁/共15頁第五頁，共16頁。信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)直線電機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)第6頁/共15頁第六頁，共16頁。信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)單邊型直線電機(jī)

短初級(jí)長次級(jí)長初級(jí)短次級(jí)一般采用短初級(jí)長次級(jí)第7頁/共15頁第七頁，共16頁。信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)雙邊型直線電機(jī)

單邊型直線電機(jī)產(chǎn)生法向吸力在鋼次級(jí)時(shí)約為推力的10倍左右雙邊型直線電機(jī)抵消法向吸力第8頁/共15頁第八頁，共16頁。信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)提高直線電機(jī)的運(yùn)動(dòng)精度

PID控制模塊（比例-積分-微分控制器）驅(qū)動(dòng)器電動(dòng)按修正表輸入反饋信號(hào)相當(dāng)于反向力，降低了系統(tǒng)波動(dòng)的程度第9頁/共15頁第九頁，共16頁。信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)直線電機(jī)的分類

按結(jié)構(gòu)形式分類：⑴扁平型⑵圓筒型⑶圓弧型⑷圓盤型 按工作原理分類： ⑴交流直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī) （LIM）⑵交流直線同步電動(dòng)機(jī) （LSM）⑶直線直流電動(dòng)機(jī) （LDM）⑷直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī) （LPM） ⑸混合式直線電動(dòng)機(jī) （LHM） 第10頁/共15頁第十頁，共16頁。信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)直線電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)直線電機(jī)由于結(jié)構(gòu)上的改變，所以具有以下優(yōu)點(diǎn)⑴不需任何轉(zhuǎn)換裝置，傳遞效率高⑵直線速度可以不受限制⑶無機(jī)械接觸，無磨損⑷噪聲很小，運(yùn)行環(huán)境好⑸密封后可以用于特殊場合⑹散熱面大，熱負(fù)荷高同時(shí)也具有一些缺點(diǎn)⑴效率和功率因素低，尤其是在低速時(shí)比較明顯⑵啟動(dòng)推力受電源電壓的影響較大

邊端效應(yīng)：開斷的鐵芯和安裝在其槽中的繞組在兩端不連續(xù)，三相電流在各相繞組中也將產(chǎn)生不對(duì)稱的電流，使得邊端氣隙中的磁通密度發(fā)生畸變，出現(xiàn)了附加損耗。

第11頁/共15頁第十一頁，共16頁。信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)

直線電機(jī)的推進(jìn)原理是：當(dāng)初級(jí)線圈接通電流后，產(chǎn)生磁場，沿軌道方向平行移動(dòng)，次級(jí)線圈切割磁場產(chǎn)生的電流（或給次級(jí)線圈通電流），電磁力作用使初級(jí)和次級(jí)間產(chǎn)生相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)。推進(jìn)力的大小取決于初級(jí)磁場的強(qiáng)度、次級(jí)線圈的電流以及線圈的長度。

直線電機(jī)的應(yīng)用——磁懸浮列車

長次級(jí)、短初級(jí)式長初級(jí)、短次級(jí)式第12頁/共15頁第十二頁，共16頁。信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)PC機(jī)與開放式可編程運(yùn)功控制器構(gòu)成數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控工作臺(tái)由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)伺服控制和機(jī)床邏輯控制均由運(yùn)動(dòng)控制器完成運(yùn)動(dòng)控制器可編程

直線電機(jī)的應(yīng)用——開放式數(shù)控系統(tǒng)第13頁/共15頁第十三頁，共16頁。信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)謝謝！第14頁/共15頁第十四頁，共16頁。信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)謝謝您的觀看！第15頁/共15頁第十五頁，共16頁。內(nèi)容總結(jié)信號(hào)檢測與數(shù)字控制技術(shù)。PID控制模塊（比例-積分-微分控制器）。⑵交流直線同步電動(dòng)機(jī) （LSM）。⑷直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī) （LPM）。⑸混合式直線電動(dòng)機(jī) （LHM）。⑴效率和功率因素低，尤