第13章 直线电机
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城市轨道交通车辆智慧树知到答案章节测试2023年吉林交通职业技术学院
第一章测试1.城市公共交通是城市客运交通的主体，包括城市中提供给公众使用的各种交通工具，如：( )、电车、出租汽车以及缆车、( )、索道、( )、（）等。
A:地铁B:公共汽车C:轻轨D:轮渡答案:ABCD2.地铁有行车速度高的特征，车辆最高时速达（）以上，旅行速度不低于（）。
A:100km;40km/hB:80km;40km/hC:80km;35km/hD:100km;35km/h答案:C3.磁悬浮技术源于（）。
A:日本B:法国C:中国D:德国答案:D4.磁悬浮技术主要由（）组成。
A:驱动系统B:推进系统C:导向系统D:悬浮系统答案:BCD5.城市轨道交通 (urban rail transitmass system或transit system)简称城轨交通，包括：地铁、轻轨铁路、独轨铁路、新交通系统及城市铁路等。
（）A:错B:对答案:B6.目前城轨交通主要有4种型式：地铁；轻轨铁路；独轨铁路；合资铁路。
（）A:对B:错答案:B7.因为城轨交通多数采用性能优良的电动车组，无污染、低噪声，被人们誉以“绿色交通”的美称。
（）A:错B:对答案:B8.现代的城市轻轨交通是一种集多专业先进技术于一体的系统工程，在信号自动控制和集中调度配合下，能快速而安全地完成高等运量的旅客运输任务。
（）A:对B:错答案:B9.独轨铁路一般较适宜于公园、博览会、游乐场等作为游览、观光及兼顾短途城市交通之用。
（）A:错B:对答案:B10.线性电机车辆采用交流电机作为牵引动力。
直线电机为线性异步感应电动机的简称。
（）A:对B:错答案:B第二章测试1.（）车体由于其耐腐蚀性较好，不用修补，使用寿命长等优点，因此，在保证强度、刚度的条件下，板厚可以大大减少，从而实现车体的轻量化。
A:不锈钢B:铁质C:塑料D:木质答案:A2.司机室车门，在司机室两侧墙上各有一扇单叶的（）A:内藏式滑动移门B:塞拉门C:外挂式车门D:内藏嵌入式气动车门答案:A3.对城市轨道交通车辆而言，按照功能不同，车门可分为客室侧门、（）、司机室后端门和紧急疏散门四类，A:司机室侧门B:内藏门C:端门D:塞拉门答案:A4.（）设置在两节车厢之间的贯通道位置，也称为列车贯通门，将列车按编组分成若干个独立空间。
数控机床设计课后题
2.什么是滚动轴承的选配安装？
（1）单个轴承选配：轴承内环偏心，主轴轴径偏心。使两者偏心方向相反。
（2）前后轴承选配：前后轴承的偏心位于主轴轴线的同侧。
3.设计主轴组件时，在什么情况下应采用三支承主轴的结构方案？
4.比较双向推力向心球轴承和双列圆锥滚子轴承的特点。
5.采用什么方法可使用较低精度等级的滚动轴承装配出较高旋转精度的机 床主轴组件？
第五章
习题
1.试述滚珠丝杠螺母机构的特点、结构类型和应用场合。
2.传动齿轮间隙调整的主要方法和特点是什么？
3.伺服电动机有哪几种类型？其特点和应用范围如何？
4.说明直线电机的工作原理。
一、填空题
1.滚珠丝杠的滚珠循环方式分为、—
2. 高精度、中等转速下较长的卧式安装丝杠，一般采 用
3.滚珠丝杠轴向间隙的调整方法有、_
(1)8=2i•22•24(2)8=24-22•2i
(3)8=22•21•23(4)8=21-22•25
6.某车床的主轴转速为n=401SOO P■爭IV,公比=1.41，电动机的转速n0=1440r/min。要求：
(1)
(2)
(3)
画出主传动系统图。
一、填空题
1.减小传动件尺寸的原贝U是、、。
2.转速图中速比连线的高差，代表速比的。水平线表
第二章
1.数控机床设计的基本要求是什么。
2.了解精度、刚度、抗振性、热变形、噪声、爬行的定义。
3.并联机床的原理和特点。
4.工件表面的形成方法。
5.机床运动的分类。
6.数控机床的主要布局形式。
7.机床主运动参数的计算。
8.转速损失的定义。
9.动力参数的计算方法。
10. 试用查表法求主轴各级转速
（1）单个轴承选配：轴承内环偏心，主轴轴径偏心。使两者偏心方向相反。
（2）前后轴承选配：前后轴承的偏心位于主轴轴线的同侧。
3.设计主轴组件时，在什么情况下应采用三支承主轴的结构方案？
4.比较双向推力向心球轴承和双列圆锥滚子轴承的特点。
5.采用什么方法可使用较低精度等级的滚动轴承装配出较高旋转精度的机 床主轴组件？
第五章
习题
1.试述滚珠丝杠螺母机构的特点、结构类型和应用场合。
2.传动齿轮间隙调整的主要方法和特点是什么？
3.伺服电动机有哪几种类型？其特点和应用范围如何？
4.说明直线电机的工作原理。
一、填空题
1.滚珠丝杠的滚珠循环方式分为、—
2. 高精度、中等转速下较长的卧式安装丝杠，一般采 用
3.滚珠丝杠轴向间隙的调整方法有、_
(1)8=2i•22•24(2)8=24-22•2i
(3)8=22•21•23(4)8=21-22•25
6.某车床的主轴转速为n=401SOO P■爭IV,公比=1.41，电动机的转速n0=1440r/min。要求：
(1)
(2)
(3)
画出主传动系统图。
一、填空题
1.减小传动件尺寸的原贝U是、、。
2.转速图中速比连线的高差，代表速比的。水平线表
第二章
1.数控机床设计的基本要求是什么。
2.了解精度、刚度、抗振性、热变形、噪声、爬行的定义。
3.并联机床的原理和特点。
4.工件表面的形成方法。
5.机床运动的分类。
6.数控机床的主要布局形式。
7.机床主运动参数的计算。
8.转速损失的定义。
9.动力参数的计算方法。
10. 试用查表法求主轴各级转速
机电系统动力学分析与控制
附件 6．机械科学与工程学院国际一流水平研究生课程简介(中英文各一份 )课程名称：机电系统动力学分析与控制课程代码：课程类型：□一级学科基础课■二级学科基础课□其它：考核方式：考试教学方式：讲授适用专业：机械工程适用层次：■ 硕士□ 博士开课学期：秋季总学时： 32 学分： 2先修课程要求：高等数学、理论力学课程组教师姓名职称专业年龄学术方向陈学东教授机械电子工程49 机电系统动力学与控制曾理湛副教授机械电子工程39 机电系统动力学与控制姜伟讲师机械电子工程33 机电系统动力学与控制课程负责教师教育经历及学术成就简介：自 2009 年 1 月至今，教育部长江学者特聘教授，华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，常务副主任、教授、博士生指导教师。
自 2006 年 1 月至 2008 年 12 月，华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，常务副主任、教授、博士生指导教师、校特聘教授。
自 2001 年 4 月至 2005 年 12 月，华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心，副主任、教授、博士生指导教师。
自 1997 年 10 月至 2001 年 3 月，日本国立佐贺大学留学，获得工学博士学位。
自 1989 年 7 月至 1997 年 9 月，武汉工业大学机械系，助教、讲师、副教授。
自 1986 年 9 月至 1989 年 6 月，武汉工业大学机械系，硕士研究生，获工学硕士学位。
自 1984 年 9 月至 1986 年 8 月，武汉工业大学机械系，团总支书记、学生辅导员。
自 1980 年 9 月至 1984 年 7 月，武汉工业大学机械系，本科生，获得工学学士学位。
近年来，面向国家重大需求和装备制造业发展的核心技术，主持国家重点基础研究发展规划项目（ 973 计划）课题、国家863 计划项目、国家科技重大专项项目、国家自然科学基金项目等近10 项，并完成了一批企业委托项目。
围绕超精密运动机构振动的产生、传递和控制开展了系统深入的研究。
毕业论文-数控机床用直线电机的设计与研究【范本模板】
河北工程大学毕业设计(论文）数控机床用直线电机的设计与研究学院（系）：专业班级:学生姓名：指导教师:摘要 (I)Abstract (V)第一章绪论 (1)1。
1 直线电机的发展 (1)1.2 直线电机在数控机床上应用的现状 (1)1。
3 直线电机的工作原理 (2)1。
4 本文的研究内容与意义 (3)1。
4.1 本文的主要研究内容 (3)1。
4.2 本文的研究意义 (3)1。
5 结语 (4)第二章直线电机的改进设计 (5)2.1 弹性支承直线电机结构分析 (5)2.2 现有直线电机的磁路分析及改进措施 (8)2.2。
1 磁性材料 (9)2。
2。
2磁路设计基本原理 (11)2。
2。
3磁路的简单计算 (14)2.3 改进型直线电机的结构设计与分析 (17)2.3.1 线圈及线圈骨架的设计 (18)2。
3.2骨架支承的设计和连接 (18)2.3。
3弹性支承的设计及刚度计算 (19)2.4 直线测速发电机的设计 (21)2.5 小结 (23)第三章直线电机的建模及仿真 (24)3。
1 直线电机在SOLIDWORKS软件中的建模 (24)3。
1.1 SolidWorks软件简介 (24)3.1.2 用SolidWorks软件进行建模 (24)3.2 对建立的模型在ADAMS软件中进行动作仿真 (31)3。
2。
1 ADAMS的简介 (31)3。
2.2 动作仿真过程 (31)第四章动态切削力和板状弹簧的有限元分析 (33)4.1 引言 (33)4.2 有限元软件ANSYS介绍 (33)4。
2。
1 ANSYS的模块介绍 (33)4。
2.2 ANSYS软件提供的分析类型 (35)4.2。
3 ANSYS计算分析的载荷 (36)4。
3 非圆车削动态切削力的有限元分析 (37)4。
3.1基于ANSYS的动态切削力分析 (37)4。
3.2 直线电机板状弹簧刚度的有限元分析 (37)第五章直线电机电磁场有限元分析 (41)5。
第八章直线电机
第八章直线电机本章基本要求•掌握直线电动机的工作原理•理解直线电机在工程中的应用以工程应用背景为引导，掌握直线的基本知识！一直线电机的概述二直线感应电动机三直线直流电动机四直线步进电动机五应用举例六小结直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的电力传动装置。
•结构多样，可以根据需要制成扁平型、圆筒型或盘型等各种形式；•多电源工作，可以采用交流电源、直流电源或脉冲电源等各种电源进行工作；•满足多类需求，能满足高速、大推力的驱动要求，也能满足低速、精细的要求。
直线电机按其工作原理可分为直线电动机和直线驱动器直线电动机直线驱动器交流直线感应电动机（LIM）交流直线同步电动机（LSM）电磁式（EM）LSM永磁式（PM）LSM可变阻抗（VR）LSM混合式（HB）LSM超导体（SC）LSM 直线直流电动机（LDM）电磁式LDM永磁式LDM无刷LDMVR形LPMPM形LPM直线步进电动机（LPM）混合式直线电动机（LHM）直线振荡电动机（LOM）直线电磁螺线管电动机（LES）直线电磁泵（LEP）直线超声波电动机（LUM）直线发电机（LG）直线电机按其结构主要分为五类短初级短次级单边直线电动机双边直线电动机短次级短初级圆筒式结构从旋转电动机到圆筒式直线电动机的演化圆弧式直线电动机圆盘式直线电动机优点•省去了把旋转运动转换为直线运动的中间转换机构，节约了成本，缩小了体积。
•不存在中间传动机构的惯量和阻力的影响，直线电动机直接传动反应速度快，灵敏度高，准确度高。
•直线电动机容易密封，不怕污染，适应性强。
由于电机本身结构简单，又可做到无接触运行，因此容易密封，可在有毒气体、核辐射和液态物质中使用。
•直线电机散热条件好，温升低，因此线负荷和电流密度可以取得较高，可提高电机的容量定额。
•装配灵活性大，往往可以将电机与其他机件合成一体。
•大气隙导致功率因数和效率降低，功率因数和效率比同容量的旋转电机低；•启动推力受电源影响大，需要采取保护措施保证电源的稳定或改变电动机的有关特性来改善；缺点应用•军事领域：利用直线电机制成各种电磁炮，并试图将它用于导弹、火箭的发射；•交通运输业：利用直线电机制成时速达500km以上的磁悬浮列车；•工业领域：用于生产输送线，以及各种横向或垂直运动的机械设备中；•精密仪器设备：例如计算机的磁头驱动装置、照相机的快门、自动绘图仪、医疗仪器、航天航空仪器、各种自动化仪器设备等；•民用装置：如门、窗、桌、椅的移动，门锁、电动窗帘的开、闭等。
SEW-SLC直线电机安装方法和步骤
初级线圈和NL16:•检查安装公差在5.2章中，18页•对NL16编码器和初级线圈之间的距离要非常小心！以保障电机输出最大的力矩。
建议按下图将3个定子和一个编码器集成在3米长的底座上，成为一个单元，底座的弯曲刚度请参照DIN EN10210-60x60x6-S235JR为保障SLC电机的散热（全力矩输出），最好用10mm厚的铝板垫在底座和SLC电机定子之间图中各器件黄色线相对位置允许偏差为+/- (1 mm)，相对于运行方向中心线允许偏差为+/-(0.5mm)•为获得较好的推力分布，电机集成单元，最好均布在环形线的直线段处次级侧：•·见5.4章，总是有南北两极交变；也包括两车之间的南北两极交变•·确保所有电车第一磁铁总是放在从相同的距离，它总是相同的磁极（南或北）•·用磁针检查每个小车的磁极顺序是正确的•·铁氧体磁体是脆的。
如果一小部分碎裂，你仍然可以使用它们。
装配前请擦拭干净•使用螺钉将磁铁整块安装在小车底部，每个直线电机最大能产生480N的推力，所以用来紧固磁块的紧固件需要核定紧固力（推荐1000N）•.用盖子保护磁块，盖子不能是铁磁材料•首先使用0.5mm的铝板或非铁磁材料保护磁块，再使初级和次级之间保持4mm的间隙（即直线电机初级和次级之间4.5mm间隙），即可获得额定的推力，间隙越小，推力越大；间隙越大，推力越小，直到7mm•如果有一个检测初级和次级之间间隙的装置是最好的；在车体上安装一个毛刷，不断对初级和次级之间进行异物清除，也是必要的•每车的长度保持在(n*100mm) +/- (1 to 4mm)，不要产生累积间隙（车与车的连接有一定的可调度）5h11= 5+0,0; 5-0,075 60h11 = 6+0,0; 6-0,19。
直线电机极距与行程关系-概述说明以及解释
直线电机极距与行程关系-概述说明以及解释1.引言1.1 概述直线电机是一种以直线运动为特点的电动机，它通过电磁力驱动负载在直线轨道上移动。
直线电机的极距与行程是直线电机运动的两个重要参数。
极距是指直线电机的磁场极性间的距离，它决定了电机的输出力量大小。
行程是指负载在直线轨道上能够实现的最大位移距离，它代表了直线电机的运动范围。
本文将主要探讨直线电机的极距与行程之间的关系。
研究直线电机的极距与行程关系对于了解电机的运动特性、优化电机的设计以及提高电机的性能至关重要。
在下文中，我们将首先介绍直线电机的基本原理，包括其工作原理、结构组成以及应用领域。
接着，我们将明确直线电机的极距与行程的定义，并详细解释它们之间的相互关系。
通过理论分析和实验数据的支持，我们将阐述极距与行程对直线电机性能的影响，并探讨如何通过调节极距和行程来优化电机的工作效果。
总之，本文将通过研究直线电机的极距与行程关系，帮助读者更全面地了解直线电机的运动特性和性能表现。
同时，我们还将展望直线电机的应用前景，并提出进一步研究方向和改进方法，以推动直线电机技术的发展和应用。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应包括对整篇文章的分章节介绍，并简要描述每个章节的主要内容。
以下是文章结构部分的一个示例：文章结构：本文共分为引言、正文和结论三个部分，每个部分有相应的章节。
1. 引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述部分，将简要介绍直线电机的基本原理和应用背景。
接着，在文章结构部分，将总结整篇文章的章节内容和顺序。
最后，在目的部分，将说明本文研究的目的和意义。
2. 正文部分主要涵盖三个章节，包括直线电机的基本原理、直线电机的极距与行程的定义以及直线电机的极距与行程的关系。
在直线电机的基本原理章节，将详细介绍直线电机的工作原理和结构组成。
在直线电机的极距与行程的定义章节，将对直线电机中的极距和行程进行详细解释和定义。
在直线电机的极距与行程的关系章节，将探讨直线电机的极距与行程之间的数学关系以及影响因素。
城市轨道交通概论》复习资料
城市轨道交通概论》复习资料第一章1、理解什么是轨道交通通常以电能为动力，采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通之总称。
2、了解轨道交通类型按运输能力及车辆类型分：大运量的地铁，中等运量的轻轨，较小运量的有轨电车等。
按技术标准分：有常规的钢轮钢轨系统，也有胶轮系统，还有线性电机牵引的轨道交通、跨座式和悬挂式的单轨交通、磁悬浮的轨道交通等多种系统。
3、能识别我国主要城市地铁标志：北京、广州、深圳、香港、上海、天津、南京、台湾4、了解广州地铁已经运营的线路的有那几条，各线路的起点和终点的名称是什么？第二章1、地铁车辆有动车和拖车、带司机室车和不带司机室车。
A型－带司机室拖车B型－无司机室带受电弓的动车C型－无司机室不带受电弓的动车在我国常用的有3种编组形式：4节编组、6节编组和8节编组。
城市轨道交通车辆由车体、转向架、车钩缓冲装配、制动装配、受流装配、车辆内部设备、电气系统、列车控制和诊断系统和乘客信息系统等局部组成。
2、车体是容纳乘客和司机（如有司机室时）的地方，多采用整体承载的不锈钢结构、铝合金结构或复合材料结构。
车体本身又包括底架、端墙、侧墙及车顶等部分。
3、转向架装设于车体与轨道之间，是车辆的走行局部。
车辆的毗连是通过车钩实现的，车钩后部一般需要装设缓冲装配，以缓和列车运动中的冲击力。
4、制动装置是保证列车运行安全的装置。
无论动车或拖车均需设摩擦制动装置。
城市轨道车辆的制动装置除常规的空气制动装置外，还有再生制动、电阻制动以及磁轨制动（轻轨车辆上常用的方式）。
5、广州地铁已运营的线路中那些线路的车辆使用的是直线电机？6、车门种类：地铁车辆车门包括客室车门、紧急疏散安全门、司机室侧门、司机室通道门。
客室车门的安装方式：内藏嵌入式侧移门、外挂式移门、塞拉门、外摆式车门。
客室车门的驱动方式：电动门和风动门。
客室车门的控制：车门电气控制系统。
7、车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆，机车或动车相互连挂，传递牵引力，制动力并缓和纵向冲击力的车辆部件。
直线电机驱动器说明书
① 用于与生命相关的医疗器械。 ② 用于可能造成人身安全的设备，例如：火车或升降机。 ③ 用于可能造成社会影响的计算机系统 ④ 用于有关对人身安全或对公共设施有影响的其他设备。 (5).对用于易受震动的环境，例如：交通工具上操作，请咨询我们。
1.2 安全注意事项
(1).请勿在易燃易爆的环境下操作本产品，否则易造成伤害或引起火灾。 (2).绝不要触摸驱动器内部任何部件，否则会触电。 (3).在通电情况下，不要进行维修和检查工作，也勿整理电线。如果要的话，至少得提前五分 钟把电源关掉，否则，会有触电危险。 (4).在运输、安装、接线、操作、维修和检查等各方面，请咨询相应的专家。若没有相应专业 技术人员，很可能会发生触电、受到伤害或是引起火灾。 (5).一定要使驱动器 PE 端子（保护接地）接地，电机的接地端子必须要与驱动器的 PE 端子（保 护接地）相连。否则，会出现触电情况。 (6).通电时，绝不要靠近也不要触及接线端子，更不要移动任何接线端子，否则会发生触电。 (7).要安全正确布线，符合电气安装技术标准和附加规则。否则，可能引起短路和火灾。 (8).当报警发生后，须排除故障的起因，检查系统的安全性。然后，报警复位，才能继续操作。 否则，可能受到伤害。 (9).检查电源规格是否规范，否则会出现故障。 (10).在接通电源长时间后或断开电源时间不长时，请勿触及驱动器散热片。否则可能会被灼伤。 (11).需要维修，请与我们联系。如果自己拆卸部件，部件可能会出故障。
1.1 概述 ...........................................................................................................................................3 1.2 安全注意事项 ...........................................................................................................................3
1.2 安全注意事项
(1).请勿在易燃易爆的环境下操作本产品，否则易造成伤害或引起火灾。 (2).绝不要触摸驱动器内部任何部件，否则会触电。 (3).在通电情况下，不要进行维修和检查工作，也勿整理电线。如果要的话，至少得提前五分 钟把电源关掉，否则，会有触电危险。 (4).在运输、安装、接线、操作、维修和检查等各方面，请咨询相应的专家。若没有相应专业 技术人员，很可能会发生触电、受到伤害或是引起火灾。 (5).一定要使驱动器 PE 端子（保护接地）接地，电机的接地端子必须要与驱动器的 PE 端子（保 护接地）相连。否则，会出现触电情况。 (6).通电时，绝不要靠近也不要触及接线端子，更不要移动任何接线端子，否则会发生触电。 (7).要安全正确布线，符合电气安装技术标准和附加规则。否则，可能引起短路和火灾。 (8).当报警发生后，须排除故障的起因，检查系统的安全性。然后，报警复位，才能继续操作。 否则，可能受到伤害。 (9).检查电源规格是否规范，否则会出现故障。 (10).在接通电源长时间后或断开电源时间不长时，请勿触及驱动器散热片。否则可能会被灼伤。 (11).需要维修，请与我们联系。如果自己拆卸部件，部件可能会出故障。
1.1 概述 ...........................................................................................................................................3 1.2 安全注意事项 ...........................................................................................................................3
国家开放大学《机器人技术及应用》章节测试参考答案
国家开放大学《机器人技术及应用》章节测试参考答案第一章机器人技术与应用一、判断1.机器人是在科研或工业生产中用来代替人工作的机械装置。
（√）2.19世纪60年代和20世纪70年代是机器人发展最快、最好的时期，这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。
（×）3.对于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。
（√）4.所谓特种机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。
（×）5.机器人机械本体结构的动作是依靠关节机器人的关节驱动，而大多数机器人是基于开环控制原理进行的。
（×）6.机器人各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后，在各采样周期给出，由主计算机根据示教点参考坐标的空间位置、方位及速度，通过运动学逆运算把数据转变为关节的指令值。
（√）7.为了与周边系统及相应操作进行联系与应答，机器人还应有各种通信接口和人机通信装置。
（√）8.轮式机器人对于沟壑、台阶等障碍的通过能力较高。
（×）9.为提高轮式移动机器人的移动能力，研究者设计出了可实现原地转的全向轮。
（√）10.履带式机器人是在轮式机器人的基础上发展起来的，是一类具有良好越障能力的移动机构，对于野外环境中的复杂地形具有很强的适应能力。
（√）11.腿式（也称步行或者足式）机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。
（√）12.机器人定义的标准是统一的，不同国家、不同领域的学者给出的机器人定义都是相同的。
（×）13.球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳，通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。
（√）14.可编程机器人可以根据操作员所编的程序，完成一些简单的重复性操作，目前在工业界已不再应用。
（×）15.感知机器人，即自适应机器人，它是在第一代机器人的基础上发展起来的，具有不同程度的“感知”能力。
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由上所述， 直线电机是由旋转电机演变而来的， 因而当初级的多相绕组中通入多相电流后， 也会产生 一个气隙基波磁场， 但是这个磁场的磁通密度波 Bδ是直线移动的， 故称为行波磁场， 如图13-7所示。 显然， 行波的移动速度与旋转磁场在定子内圆表面上 的线速度是一样的， 即为vs， 称为同步速度， 且 vs=2fτ cm/s (12 - 1)
第13章 直线电机
在一个软铁框架上套有线圈， 该线圈的长度要包
括整个行程。 显然， 当这种结构形式的线圈流过电流 时， 不工作的部分要白白消耗能量。 为了降低电能的 消耗， 可将线圈外表面进行加工使铜裸露出来， 通过 安装在磁极上的电刷把电流馈入线圈中 (如图中虚线所 示)。 这样， 当磁极移动时， 电刷跟着滑动， 可只让 线圈的工作部分通电。 但由于电刷存在磨损， 故降低 了可靠性和寿命。
垫等形式， 以降低静磨擦的影响。
第13章 直线电机
根据直流电机的可逆原理， 永磁式直线电机除了
作电动机应用外， 还可作直线测速发电机用。 图13 9表示我国试制的永磁直线测速机的结构示意图。 由图 可见， 它的定子上装有两个形状相同、 匝数相等的线 圈， 分别位于永久磁钢两个异极性的作用区段上。 两 个线圈可以是反向绕制， 正接串联， 或者同向绕制， 反接串联。 这样使两个处于不同极性的线圈的感应电 势相加， 输出增大一倍， 因而可提高输出斜率。
第13章 直线电机
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， 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
第13章 直线电机
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
第13章 直线电机
13.3.1
永磁式直线直流电动机
随着高性能永磁材料的出现，各种永磁直线直流 电机相继出现。由于它具有结构简单，无旋转部件， 无电刷，速度易控，反应速度快，体积小等优点，在 自动控制仪器仪表中被广泛的采用。 图13-8表示框架式永磁直线电机的 3 种结构型式， 它们都是利用载流线圈与永久磁场间产生的电磁力工 作的。 图13-8(a)采用的是强磁铁结构，磁铁产生的磁
皮或铝皮的实心钢元或厚壁钢管构成。
第13章 直线电机
图 13- 4 管型直线感应电机的形成 (a) 平板型； (b) 管型
第13章 直线电机
图13- 5 直线感应电机的线圈
(a) 菱形； (b) 饼式
第13章 直线电机
图13- 6 两相管型直线感应电动机
第13章 直线电机
13.2.2 工作原理
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；
第13章 直线电机
(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。
第13章 直线电机
图 13-8 框架式永磁式直线直流电动机示意图 (a) 强磁铁结构； (b) 移动永磁体结构； (c) 双永磁体结构
第13章 直线电机
当可动线圈中通入电流后便产生电磁力， 使线圈沿滑 轨作直线运动， 其运动方向可由左手定则确定。 改变 线圈电流的大小和方向， 即可控制线圈运动的推力和 方向。 这种结构的缺点是要求永久磁铁的长度大于可 动线圈的行程。 如果记录仪的行程要求很长， 则磁铁 长度就更长。 因此， 这种结构成本高， 体积笨重。 图12 - 8(b)所示结构是采用永久磁铁移动的型式。
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13章 直线电机
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
第13章 直线电机
图 13 - 1 直线电机的形成 (a) 旋转电机； (b) 直线电机
第13章 直线电机
图13 - 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13-2所示。 由于短初级结 构比较简单， 制造和运行成本较低， 故一般常用短初
线感应电动机。 如果将图13-4(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13-4(b) 所示。
第13章 直线电机
在平板型电机里线圈一般做成菱形， 如图13 - 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， 把各线圈边 卷曲起来， 就成为饼式线圈， 如图13- 5(b)所示。 管 型直线感应电动机的典型结构如图13 - 6所示， 它的初 级铁心是由硅钢片叠成的一些环形钢盘， 初级多相绕 组的线圈绕成饼式， 装配时将铁心与线圈交替叠放于 钢管机壳内。 管型电机的次级通常由一根表面包有铜
第13章 直线电机
第13章 直线电机
13.1 概述
13.2 直线感应电动机
13.3 直线直流电动机
13.4 直线自整角机
13.5 直线和平面步进电动机
第13章 直线电机
13.1 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。
W E 2 k L
第13章 直线电机
式中， W/L为线圈的线密度，Φ为每极磁通。因而感应
电势与直线运动速度成线性关系。 这就是直线测速机的 基本原理。 从关系式可见， 线圈的线密度决定着测速机的输出 斜率的值。 若线圈绕制不均匀， 排列不整齐， 造成线 圈各处密度不等， 会使电压脉动等指标变坏。 因此， 线圈的绕制需十分精心， 这是决定电机质量的关键之一。
第13章 直线电机
图13– 9 我国试制的永磁直线测速机的结构示意图
第13章 直线电机
为获得较小的电压脉动， 每个线圈的长度应大于工作 行程与一个磁极环的宽度之和。 线圈骨架除了支撑固 定线圈外， 还给动子起直线运动的定向作用， 所以它 由既耐磨损且磨擦系数不大的工程塑料制成。 动子包 括永久磁钢(AlNiCo5)、 磁极环(软铁)和连接杆(非磁性 材料)。 根据电磁感应定律，当磁钢相对于线圈以速度 v运 动时，磁通切割线圈边，因而在两线圈中产生感应电 势E，其值可用下式表示：
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。
第13章 直线电机
13.2 直线感应电动机
13.2.1 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 13-1(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 13-1(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。
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。
第13章 直线电机
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： 用直线电机驱动时， 由于不存在
式称为双边型， 如图13-3所示。
第13章 直线电机
图 13 - 3 双边型直线电机
第13章 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
第13章 直线电机
图 13-8(c) 所示的结构是在软铁架两端装有极性同向放 置的两块永久磁铁，通电线圈可在滑道上作直线运动。
这种结构具有体积小，成本低和效率高等优点。 国外
将它组成闭环系统，用在 25.4 cm(10 英寸 ) 录音机中， 得到了良好的效果，在推动2.5 N负载的情况下， 最大 输入功率为 8W，通过全程只需 0.25 s ，比普通类型闭 环系统性能有很大提高。 在设计永磁直线电机时应尽可能减少其静磨擦力， 一般控制在输入功率的(20~30)%以下。 故应用在精密 仪表中的直线电机采用了直线球形轴承或磁悬浮及气
第13章 直线电机
在一个软铁框架上套有线圈， 该线圈的长度要包
括整个行程。 显然， 当这种结构形式的线圈流过电流 时， 不工作的部分要白白消耗能量。 为了降低电能的 消耗， 可将线圈外表面进行加工使铜裸露出来， 通过 安装在磁极上的电刷把电流馈入线圈中 (如图中虚线所 示)。 这样， 当磁极移动时， 电刷跟着滑动， 可只让 线圈的工作部分通电。 但由于电刷存在磨损， 故降低 了可靠性和寿命。
垫等形式， 以降低静磨擦的影响。
第13章 直线电机
根据直流电机的可逆原理， 永磁式直线电机除了
作电动机应用外， 还可作直线测速发电机用。 图13 9表示我国试制的永磁直线测速机的结构示意图。 由图 可见， 它的定子上装有两个形状相同、 匝数相等的线 圈， 分别位于永久磁钢两个异极性的作用区段上。 两 个线圈可以是反向绕制， 正接串联， 或者同向绕制， 反接串联。 这样使两个处于不同极性的线圈的感应电 势相加， 输出增大一倍， 因而可提高输出斜率。
第13章 直线电机
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， 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
第13章 直线电机
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
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13.3.1
永磁式直线直流电动机
随着高性能永磁材料的出现，各种永磁直线直流 电机相继出现。由于它具有结构简单，无旋转部件， 无电刷，速度易控，反应速度快，体积小等优点，在 自动控制仪器仪表中被广泛的采用。 图13-8表示框架式永磁直线电机的 3 种结构型式， 它们都是利用载流线圈与永久磁场间产生的电磁力工 作的。 图13-8(a)采用的是强磁铁结构，磁铁产生的磁
皮或铝皮的实心钢元或厚壁钢管构成。
第13章 直线电机
图 13- 4 管型直线感应电机的形成 (a) 平板型； (b) 管型
第13章 直线电机
图13- 5 直线感应电机的线圈
(a) 菱形； (b) 饼式
第13章 直线电机
图13- 6 两相管型直线感应电动机
第13章 直线电机
13.2.2 工作原理
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；
第13章 直线电机
(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。
第13章 直线电机
图 13-8 框架式永磁式直线直流电动机示意图 (a) 强磁铁结构； (b) 移动永磁体结构； (c) 双永磁体结构
第13章 直线电机
当可动线圈中通入电流后便产生电磁力， 使线圈沿滑 轨作直线运动， 其运动方向可由左手定则确定。 改变 线圈电流的大小和方向， 即可控制线圈运动的推力和 方向。 这种结构的缺点是要求永久磁铁的长度大于可 动线圈的行程。 如果记录仪的行程要求很长， 则磁铁 长度就更长。 因此， 这种结构成本高， 体积笨重。 图12 - 8(b)所示结构是采用永久磁铁移动的型式。
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13章 直线电机
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
第13章 直线电机
图 13 - 1 直线电机的形成 (a) 旋转电机； (b) 直线电机
第13章 直线电机
图13 - 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13-2所示。 由于短初级结 构比较简单， 制造和运行成本较低， 故一般常用短初
线感应电动机。 如果将图13-4(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13-4(b) 所示。
第13章 直线电机
在平板型电机里线圈一般做成菱形， 如图13 - 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， 把各线圈边 卷曲起来， 就成为饼式线圈， 如图13- 5(b)所示。 管 型直线感应电动机的典型结构如图13 - 6所示， 它的初 级铁心是由硅钢片叠成的一些环形钢盘， 初级多相绕 组的线圈绕成饼式， 装配时将铁心与线圈交替叠放于 钢管机壳内。 管型电机的次级通常由一根表面包有铜
第13章 直线电机
第13章 直线电机
13.1 概述
13.2 直线感应电动机
13.3 直线直流电动机
13.4 直线自整角机
13.5 直线和平面步进电动机
第13章 直线电机
13.1 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。
W E 2 k L
第13章 直线电机
式中， W/L为线圈的线密度，Φ为每极磁通。因而感应
电势与直线运动速度成线性关系。 这就是直线测速机的 基本原理。 从关系式可见， 线圈的线密度决定着测速机的输出 斜率的值。 若线圈绕制不均匀， 排列不整齐， 造成线 圈各处密度不等， 会使电压脉动等指标变坏。 因此， 线圈的绕制需十分精心， 这是决定电机质量的关键之一。
第13章 直线电机
图13– 9 我国试制的永磁直线测速机的结构示意图
第13章 直线电机
为获得较小的电压脉动， 每个线圈的长度应大于工作 行程与一个磁极环的宽度之和。 线圈骨架除了支撑固 定线圈外， 还给动子起直线运动的定向作用， 所以它 由既耐磨损且磨擦系数不大的工程塑料制成。 动子包 括永久磁钢(AlNiCo5)、 磁极环(软铁)和连接杆(非磁性 材料)。 根据电磁感应定律，当磁钢相对于线圈以速度 v运 动时，磁通切割线圈边，因而在两线圈中产生感应电 势E，其值可用下式表示：
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。
第13章 直线电机
13.2 直线感应电动机
13.2.1 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 13-1(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 13-1(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。
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。
第13章 直线电机
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： 用直线电机驱动时， 由于不存在
式称为双边型， 如图13-3所示。
第13章 直线电机
图 13 - 3 双边型直线电机
第13章 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
第13章 直线电机
图 13-8(c) 所示的结构是在软铁架两端装有极性同向放 置的两块永久磁铁，通电线圈可在滑道上作直线运动。
这种结构具有体积小，成本低和效率高等优点。 国外
将它组成闭环系统，用在 25.4 cm(10 英寸 ) 录音机中， 得到了良好的效果，在推动2.5 N负载的情况下， 最大 输入功率为 8W，通过全程只需 0.25 s ，比普通类型闭 环系统性能有很大提高。 在设计永磁直线电机时应尽可能减少其静磨擦力， 一般控制在输入功率的(20~30)%以下。 故应用在精密 仪表中的直线电机采用了直线球形轴承或磁悬浮及气