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2021
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09
直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理
所屬分類：
【概要描述】
直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以看作是將一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿徑向剖開(kāi)，并將電機(jī)的圓周展開(kāi)成直線而形成的。其中定子相當(dāng)于直線電機(jī)的初級(jí)，轉(zhuǎn)子相當(dāng)于直線電機(jī)的次級(jí)，當(dāng)初級(jí)通入電流后，在初次級(jí)之間的氣隙中產(chǎn)生行波磁場(chǎng)，在行波磁場(chǎng)與次級(jí)永磁體的作用下產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件的直線運(yùn)動(dòng)。
直線電機(jī)的工作原理設(shè)想把一臺(tái)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)沿著半徑的方向剖開(kāi)，并且展平，這就成了一臺(tái)直線感應(yīng)圖電動(dòng)機(jī)。
初級(jí)做得很長(zhǎng)，延伸到運(yùn)動(dòng) 所需要達(dá)到的位置，也可以把次級(jí)做得很長(zhǎng)；既可以初級(jí)固定、次級(jí)移動(dòng)，也可以次級(jí)固定、初 級(jí)移動(dòng)．通入交流電后在定子中產(chǎn)生的磁通，根據(jù)楞次定律，在動(dòng)體的金屬板上感應(yīng)出渦流。設(shè)引起渦流的感應(yīng)電壓為E，金屬板上有電感L和電阻R，渦流電流和磁通密度將按費(fèi)來(lái)明法則產(chǎn)生連續(xù)的推力F。
直線電機(jī)的特點(diǎn)
高速響應(yīng) 由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時(shí)間常數(shù)較大的如絲杠等機(jī)械傳動(dòng)件，使整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能大大提高，反應(yīng)異常靈敏快捷。
位精度高 線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取消了由于絲杠等機(jī)械機(jī)構(gòu)引起的傳動(dòng)誤差減少了插補(bǔ)時(shí)因傳動(dòng)系統(tǒng)滯后帶來(lái)跟蹤誤差。通過(guò)直線位置檢測(cè)反饋控制，即可大大提高機(jī)床的定位精度。
傳動(dòng)環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運(yùn)動(dòng)滯后現(xiàn)象，同時(shí)提高了其傳動(dòng)剛度。
速度快、加減速過(guò)程短行程長(zhǎng)度不受限制 在導(dǎo)軌上通過(guò)串聯(lián)直線電機(jī)，就可以無(wú)限延長(zhǎng)其行程長(zhǎng)度。
動(dòng)安靜、噪音低 由于取消了傳動(dòng)絲杠等部件的機(jī)械摩擦，且導(dǎo)軌又可采用滾動(dòng)導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌（無(wú)機(jī)械接觸），其運(yùn)動(dòng)時(shí)噪音將大大降低。
效率高 由于無(wú)中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，消除了機(jī)械摩擦?xí)r的能量損耗。
直線電機(jī)的應(yīng)用
直線電機(jī)主要應(yīng)用于三個(gè)方面：
應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)，這類應(yīng)用場(chǎng)合比較多；作為長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)電機(jī)；應(yīng)用在需要短時(shí)間、短距離內(nèi)提供巨大的直線運(yùn)動(dòng)能的裝置中。
U槽無(wú)刷直線電機(jī)可以直接驅(qū)動(dòng)，無(wú)需將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)為線性運(yùn)動(dòng)，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。電機(jī)運(yùn)行超平穩(wěn)，無(wú)齒槽效應(yīng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度極快，慣量小，加速度可達(dá)20G，速度達(dá)到10-30m/s，低速1?m/s時(shí)運(yùn)動(dòng)平滑，剛性高，結(jié)構(gòu)緊湊，可選配直線編碼器做高精度位置控制，其位置精度取決于所選編碼器。
定子軌道可以按需要連接，因而理論上電機(jī)長(zhǎng)度不限。電機(jī)動(dòng)子與定子不接觸運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有采用普通絲桿滾珠和皮帶等傳動(dòng)的磨損、卡死、背隙問(wèn)題，因此我們的直線電機(jī)可以達(dá)到免維護(hù)長(zhǎng)期工作。我們的U型槽式直線電機(jī)分為鐵芯和無(wú)鐵芯兩類，鐵芯類直線電機(jī)單位體積出力更大，非鐵芯直線電機(jī)無(wú)磁滯和渦流效應(yīng)，運(yùn)動(dòng)更加平滑高速，磁損耗少，發(fā)熱小。
此類直線電機(jī)特別適用于：機(jī)器人、致動(dòng)器、直線平臺(tái)、光學(xué)光纖排列定位、精密機(jī)床、半導(dǎo)體制造、視覺(jué)系統(tǒng)、電子元件接插、工廠自動(dòng)化等對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 的速度和精度同時(shí)要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合。
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