直線電機(jī)的分類及應(yīng)用

直線電機(jī)的主要分類

直線電機(jī)按工作原理可分為：直流、異步、同步和步進(jìn)等；直線電機(jī)按結(jié)構(gòu)形式可分為；單邊扁平型、雙邊扁平型、圓盤型、圓筒型（或稱為管型）等。最常用的直線電機(jī)類型是平板式直線電機(jī)、U型槽式直線電機(jī)和圓柱型直線電機(jī)。 音圈電機(jī)因其結(jié)構(gòu)類似于喇叭的音圈而得名。具有高頻響、高精度的特點(diǎn)。此類電機(jī)分為圓柱型音圈電機(jī)和擺動(dòng)型音圈電機(jī)。也就是所謂的圓柱型直線電機(jī)。

1、平板直線電機(jī)

平板式直線電機(jī)鐵芯安裝在鋼疊片結(jié)構(gòu)然后再安裝到鋁背板上，鐵疊片結(jié)構(gòu)用在指引磁場(chǎng)和增加推力。磁軌和動(dòng)子之間產(chǎn)生的吸力和電機(jī)產(chǎn)生的推力成正比，疊片結(jié)構(gòu)導(dǎo)致接頭力產(chǎn)生。把動(dòng)子安裝到磁軌上時(shí)必須小心以免他們之間的吸力造成傷害。

2、U型槽直線電機(jī)

U型槽式直線電機(jī)有兩個(gè)介于金屬板之間且都對(duì)著線圈動(dòng)子的平行磁軌。動(dòng)子由導(dǎo)軌系統(tǒng)支撐在兩磁軌中間。動(dòng)子是非鋼的，意味著無(wú)吸力且在磁軌和推力線圈之間無(wú)干擾力產(chǎn)生。非鋼線圈裝配具有慣量小，允許非常高的加速度。線圈一般是三相的，無(wú)刷換相?？梢杂每諝饫鋮s法冷卻電機(jī)來(lái)獲得性能的增強(qiáng)。也有采用水冷方式的。這種設(shè)計(jì)可以較好地減少磁通泄露因?yàn)榇朋w面對(duì)面安裝在U形導(dǎo)槽里。這種設(shè)計(jì)也最小化了強(qiáng)大的磁力吸引帶來(lái)的傷害。

這種設(shè)計(jì)的磁軌允許組合以增加行程長(zhǎng)度，只局限于線纜管理系統(tǒng)可操作的長(zhǎng)度，編碼器的長(zhǎng)度，和機(jī)械構(gòu)造的大而平的結(jié)構(gòu)的能力。

3、圓柱形直線電機(jī)

圓柱形動(dòng)磁體直線電機(jī)動(dòng)子是圓柱形結(jié)構(gòu)。沿固定著磁場(chǎng)的圓柱體運(yùn)動(dòng)。這種電機(jī)是最初發(fā)現(xiàn)的商業(yè)應(yīng)用但是不能使用于要求節(jié)省空間的平板式和U 型槽式直線電機(jī)的場(chǎng)合。圓柱形動(dòng)磁體直線電機(jī)的磁路與動(dòng)磁執(zhí)行器相似。區(qū)別在于線圈可以復(fù)制以增加行程。典型的線圈繞組是三相組成的，使用霍爾裝置實(shí)現(xiàn)無(wú)刷換相。推力線圈是圓柱形的，沿磁棒上下運(yùn)動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)不適合對(duì)磁通泄漏敏感的應(yīng)用。必須小心操作保證手指不卡在磁棒和有吸引力的側(cè)面之間。

管狀直線電機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)潛在的問(wèn)題出現(xiàn)在，當(dāng)行程增加，由于電機(jī)是完全圓柱的而且沿著磁棒上下運(yùn)動(dòng)，唯一的支撐點(diǎn)在兩端。保證磁棒的徑向偏差不至于導(dǎo)致磁體接觸推力線圈的長(zhǎng)度總會(huì)有限制。

直線電機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用

目前,直線電機(jī)技術(shù)在世界各國(guó)的應(yīng)用大致可分為五個(gè)方面。

1、直線電機(jī)技術(shù)在物流輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用

我國(guó)目前郵政系統(tǒng)的郵包、印刷品的物流分揀、輸送線絕大部分通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)采用鏈傳動(dòng)或連桿等方式。國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家則逐步采用了直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的,由計(jì)算機(jī)控制的新型郵政物流分揀輸送系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的鏈傳動(dòng)或連桿方式相比,直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的物流系統(tǒng)具有高效、低噪、安全可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)而獲得應(yīng)用者青睞。在一些新穎的立體化倉(cāng)庫(kù)的搬運(yùn)系統(tǒng)和新型的自動(dòng)化車庫(kù),也開(kāi)始采用了直線電機(jī),其中采用直線電機(jī)的自動(dòng)化車庫(kù)是在庫(kù)地上安裝一系列縱向和橫向的直線電機(jī)初級(jí), 而載車板為次級(jí)。通過(guò)計(jì)算機(jī), 利用直線電機(jī)初次級(jí)作用移動(dòng)汽車進(jìn)或出。效率和利用率都很高。

2、直線電機(jī)技術(shù)在工業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用

直線電機(jī)在工業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用,主要在機(jī)床業(yè)方面比較突出,近幾年,國(guó)際上對(duì)數(shù)控機(jī)床采用直線電機(jī)顯得特別熱,究其原因是,傳統(tǒng)機(jī)床的驅(qū)動(dòng)裝置依賴絲桿驅(qū)動(dòng),絲桿驅(qū)動(dòng)本身具有一系列不利因素。

3、直線電機(jī)技術(shù)在信息與自動(dòng)化方面的應(yīng)用

直線電機(jī)在信息設(shè)備方面的應(yīng)用主要在計(jì)算機(jī)設(shè)備以及它的輸入輸出設(shè)備方面,在計(jì)算機(jī)主機(jī)上,在硬盤裝置方面,直線伺服電動(dòng)機(jī)首先在IBM2314 主光驅(qū)上使用,后來(lái)又在IBM333 上采用,日本松下公司,在3.5 英寸的磁盤裝置上也采用了直線伺服電動(dòng)機(jī),日本神鋼電機(jī)公司、富士通公司等也制造了供軟驅(qū)裝置用的直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī),采用直線電機(jī)后,計(jì)算機(jī)有效地縮短了存取時(shí)間,提高了工作效率。此外直線電機(jī)也在計(jì)算機(jī)的輸入輸出設(shè)備中得到了應(yīng)用。如日本神鋼電機(jī)公司,富士通公司分別將直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和直線直流電動(dòng)機(jī)用于打印機(jī),取得了分辯能力和停止精度提高,加速特性更好的效果。日本松下公司則將直線伺服電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)數(shù)字掃描儀,使掃描儀總重減輕,啟動(dòng)推力提高,圖象波動(dòng)減少,掃描速度提高近5倍。至于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有高精度的平面繪圖儀,幾乎均采用了平面直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī), 它實(shí)現(xiàn)了繪圖機(jī)的高速、高精度、高可靠性及耐久性。這種繪圖機(jī),中科院電工所和上海 21 所早在 20 世紀(jì) 80 年代就已試制成功。直線電機(jī)在自動(dòng)化設(shè)備方面的應(yīng)用有如新型的筆式記錄儀、自動(dòng)繞線機(jī)、照相機(jī)電磁快門、條形碼自動(dòng)讀出器等。

4、直線電機(jī)技術(shù)在交通與民用方面的應(yīng)用

磁懸浮列車改變了傳統(tǒng)軌道車輛靠輪軌摩擦力推進(jìn)的方式,采用磁力懸浮車體、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù),使列車在軌道上浮起滑行,在交通技術(shù)發(fā)展史上是一個(gè)重大的突破,被譽(yù)為21世紀(jì)一種理想的交通工具。磁浮車與現(xiàn)有常規(guī)車相比,主要優(yōu)點(diǎn)是:速度快(500km/h);安全,無(wú)翻車;無(wú)噪聲振動(dòng);占地小;爬坡強(qiáng);結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;節(jié)能。在交通應(yīng)用方面,直線電機(jī)還被應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)地鐵車、驅(qū)動(dòng)高速公路車等。直線電機(jī)在民用方面,發(fā)展較為迅速,產(chǎn)品較為成熟,應(yīng)用面廣。目前已應(yīng)用的有直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)門;直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)窗和窗簾; 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的床、柜、桌、椅,盤型直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的冼衣機(jī)。空調(diào)、冰箱用直線電機(jī)壓縮機(jī),用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的家用針織機(jī)和縫紉機(jī)、炒茶機(jī)等。特別是用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯, 它所具有的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、省材、省空間、高速、低噪聲、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn),引起電梯界的極大關(guān)注。

5、直線電機(jī)技術(shù)在軍事及其它方面的應(yīng)用直線電機(jī)在軍事上也得到了一些應(yīng)用,如前面所述的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的潛艇,還有直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電磁炮。此外在一些軍事設(shè)施上,如軍用靶場(chǎng)、軍用仿真系統(tǒng)、軍用戰(zhàn)斗武器如導(dǎo)彈的發(fā)射等等。此外, 直線電機(jī)還可用于天文觀測(cè)系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)擺鏡和反觀鏡;直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)人工心臟;直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的盲人觸覺(jué)摸擬器; 直線電機(jī)在醫(yī)院設(shè)備、電動(dòng)工具、玩具以及建筑用打樁機(jī)等方面得到應(yīng)用。