直线电机
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直线电机技术手册
直线电机技术手册直线电机是一种将电能转换为直线机械运动的电机。
它具有结构简单、体积小、可调速、低噪音、高效率等优点，被广泛应用于自动化设备、机器人、医疗器械等领域。
本技术手册将介绍直线电机的基本原理、分类、工作原理、应用以及性能参数等内容。
第一篇：直线电机的基本原理直线电机是由电力驱动产生直线运动的装置。
它主要由定子和活子构成，其中定子固定在机械结构上，活子则与定子直接相连接并作为可移动部分。
根据运动方式的不同，直线电机可分为平面直线电机和圆柱直线电机两种。
平面直线电机主要用于平面直线运动，而圆柱直线电机则用于圆柱直线运动。
第二篇：直线电机的分类直线电机根据工作方式的不同可分为直线感应电机、直线同步电机、直线步进电机等。
直线感应电机是利用电磁感应原理工作的，它通过交流电产生的感应电磁场来产生运动。
直线同步电机则是利用电磁场和永磁体之间的作用力来进行直线运动。
直线步进电机则是利用电磁铁和永磁铁之间的吸引力和排斥力来产生直线运动。
第三篇：直线电机的工作原理直线电机的工作原理与旋转电机类似，都是利用电磁感应或者磁场作用力来产生直线运动。
直线电机通过一个交流电源来产生电磁感应场或者磁场，然后利用电磁感应场或者磁场和永磁场之间的作用力来进行直线运动。
直线电机的运动速度可以通过改变电源频率或者改变磁场强度来调节。
第四篇：直线电机的应用直线电机具有结构简单、体积小、可调速、低噪音、高效率等优点，因此被广泛应用于自动化设备、机器人、医疗器械等领域。
在工业自动化领域，直线电机通常用于驱动输送带、自动检测设备、机械臂等。
在医疗器械领域，直线电机通常用于驱动高精度位置调整系统、手术机器人等。
第五篇：直线电机的性能参数直线电机的性能参数包括最大力矩、最大速度、加速度、精度等。
最大力矩是指直线电机产生的最大驱动力；最大速度是指直线电机能够达到的最大运动速度；加速度是指直线电机的加速能力；精度是指直线电机能够实现的运动精度。
直线电机工作原理
直线电机工作原理引言概述：直线电机是一种将电能转换为直线运动的电动机，其工作原理和传统的旋转电机有所不同。
本文将详细介绍直线电机的工作原理，包括磁场作用、电流流动、力的产生等方面。
一、磁场作用1.1 磁场的建立：直线电机中通常会有一组永久磁铁，通过这些永磁体建立一个恒定的磁场。
1.2 磁场的方向：磁场的方向通常是垂直于直线电机的运动方向，这样可以产生最大的力。
1.3 磁场的调节：通过改变永磁体的位置或者改变电流的方向，可以调节磁场的大小和方向。
二、电流流动2.1 电流的输入：直线电机通常需要外部电源输入电流，通过电流流经导体产生磁场。
2.2 电流方向：电流的方向会影响导体受力的方向，进而影响直线电机的运动方向。
2.3 电流的控制：通过控制电流的大小和方向，可以控制直线电机的速度和加速度。
三、力的产生3.1 洛伦兹力：当导体中的电流流经磁场时，会受到洛伦兹力的作用，这个力会使导体产生运动。
3.2 力的大小：洛伦兹力的大小与电流的大小、磁场的强度以及导体的长度等因素有关。
3.3 力的方向：根据洛伦兹力的方向规律，可以确定导体受力的方向，从而确定直线电机的运动方向。
四、运动控制4.1 位置控制：通过控制电流的大小和方向，可以实现直线电机的位置控制，使其在特定位置停止或者运动。
4.2 速度控制：改变电流的大小可以改变直线电机的速度，实现速度控制。
4.3 加速度控制：通过改变电流的变化率，可以控制直线电机的加速度，实现加速度控制。
五、应用领域5.1 工业自动化：直线电机广泛应用于工业自动化领域，用于实现输送、定位等功能。
5.2 机床加工：直线电机在机床加工中具有精度高、速度快的优势，被广泛应用于数控机床等设备。
5.3 医疗设备：直线电机在医疗设备中也有应用，例如CT机、核磁共振等设备中的运动部件通常采用直线电机。
结论：直线电机通过磁场作用、电流流动和力的产生实现了直线运动，通过运动控制和应用领域的不断拓展，直线电机在各个领域都有着重要的应用价值。
直线电机工作原理
直线电机工作原理引言概述：直线电机是一种特殊的电动机，其工作原理与传统的旋转电机有所不同。
本文将详细介绍直线电机的工作原理，包括其构造、工作过程以及应用领域。
正文内容：1. 直线电机的构造1.1 定子：直线电机的定子通常由一系列绕组组成，这些绕组被安装在一块磁性材料上，形成一个长方形的结构。
1.2 动子：直线电机的动子通常由一块磁性材料制成，其形状与定子相似。
动子上有一系列的永磁体或电磁线圈，用于产生磁场。
2. 直线电机的工作过程2.1 磁场产生：当电流通过动子上的绕组时，会产生一个磁场。
这个磁场与定子上的磁场相互作用，产生一个力，使动子开始运动。
2.2 运动控制：通过改变电流的方向和大小，可以控制动子的运动方向和速度。
这使得直线电机具有良好的运动控制性能。
2.3 反馈系统：为了实现更精确的运动控制，直线电机通常配备有反馈系统，可以实时监测动子的位置和速度，并根据需要进行调整。
3. 直线电机的应用领域3.1 工业自动化：直线电机广泛应用于工业自动化领域，用于实现精确的位置控制和快速的运动。
3.2 交通运输：直线电机可用于磁悬浮列车、磁浮飞行器等交通工具中，实现高速、平稳的运动。
3.3 医疗设备：直线电机在医疗设备中的应用越来越广泛，例如用于手术机器人、医疗床等设备中，提高了手术的精确性和效率。
4. 直线电机的优势4.1 高效率：直线电机的能量转换效率较高，能够将电能转化为机械能的比例较高。
4.2 高加速度：直线电机具有较高的加速度，能够实现快速的起停和精确的位置控制。
4.3 高精度：直线电机具有较高的精度，能够实现微米级的位置控制，满足高精度的应用需求。
5. 直线电机的发展趋势5.1 小型化：直线电机的体积越来越小，适用于更多的应用场景。
5.2 高速化：直线电机的速度越来越高，满足快速运动的需求。
5.3 集成化：直线电机与传感器、控制器等组件的集成程度越来越高，简化了系统的设计和安装。
总结：综上所述，直线电机是一种具有高效率、高加速度和高精度的电动机。
直线电机的分类
直线电机的分类
汇报人：XX
• 直线电机概述 • 直线电机分类方法 • 各类直线电机详细介绍 • 直线电机性能参数与选型依据 • 直线电机技术发展趋势与挑战 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
直线电机概述
定义与发展历程
定义
直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的传动装置，不需要任何中 间转换机构。
U型槽式直线电机
Hale Waihona Puke 结构初级绕组被放置在U型槽内，次级 为直线运动的运动体。
工作原理
当初级绕组通电后，在U型槽内产 生磁场，次级在磁场作用下感应出 电动势并产生电流，从而实现电磁 推力。
应用
U型槽式直线电机具有动态响应快 、推力大、定位精度高等优点，被 广泛应用于高精度定位系统、自动 化生产线等领域。
新能源领域
在新能源汽车、风力发电等新能源领域，直线电机可用于驱动和控制系统，提高能源利用 效率和环保性能。
智能家居与工业自动化
在智能家居、工业自动化等领域，直线电机可用于实现家具、家电等产品的智能化和自动 化控制，提高生活品质和工作效率。
面临挑战及应对策略
技术成熟度不足
当前直线电机技术仍处于发展阶段，技术成熟度有待提高。应加大 研发投入，加强产学研合作，推动技术成熟和应用。
管状型直线电机
结构
初级绕组被放置在管状壳体内壁 上，次级为直线运动的运动体。
工作原理
当初级绕组通电后，在管状壳体 内产生磁场，次级在磁场作用下 感应出电动势并产生电流，从而
实现电磁推力。
应用
管状型直线电机具有结构紧凑、 重量轻、动态响应快等优点，被 广泛应用于自动化设备、机器人
等领域。
04
直线电机性能参数与选型依据
汇报人：XX
• 直线电机概述 • 直线电机分类方法 • 各类直线电机详细介绍 • 直线电机性能参数与选型依据 • 直线电机技术发展趋势与挑战 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
直线电机概述
定义与发展历程
定义
直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的传动装置，不需要任何中 间转换机构。
U型槽式直线电机
Hale Waihona Puke 结构初级绕组被放置在U型槽内，次级 为直线运动的运动体。
工作原理
当初级绕组通电后，在U型槽内产 生磁场，次级在磁场作用下感应出 电动势并产生电流，从而实现电磁 推力。
应用
U型槽式直线电机具有动态响应快 、推力大、定位精度高等优点，被 广泛应用于高精度定位系统、自动 化生产线等领域。
新能源领域
在新能源汽车、风力发电等新能源领域，直线电机可用于驱动和控制系统，提高能源利用 效率和环保性能。
智能家居与工业自动化
在智能家居、工业自动化等领域，直线电机可用于实现家具、家电等产品的智能化和自动 化控制，提高生活品质和工作效率。
面临挑战及应对策略
技术成熟度不足
当前直线电机技术仍处于发展阶段，技术成熟度有待提高。应加大 研发投入，加强产学研合作，推动技术成熟和应用。
管状型直线电机
结构
初级绕组被放置在管状壳体内壁 上，次级为直线运动的运动体。
工作原理
当初级绕组通电后，在管状壳体 内产生磁场，次级在磁场作用下 感应出电动势并产生电流，从而
实现电磁推力。
应用
管状型直线电机具有结构紧凑、 重量轻、动态响应快等优点，被 广泛应用于自动化设备、机器人
等领域。
04
直线电机性能参数与选型依据
直线电机
直线电机一、结构直线电机中，相当于旋转电机定子的，叫初级；相当于旋转电机转子的，叫次级，初级中通以交流，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。
二、工作原理直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。
它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。
对应旋转电机定子的部分叫初级，对应转子的部分叫次级。
在初级绕组中通多相交流电，便产生一个平移交变磁场称为行波磁场。
在行波磁场与次级永磁体的作用下产生驱动力，从而实现运动部件的直线运动。
三、特点：1、结构简单，由于直线电机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，因而使得系统本身的结构大为简化，重量和体积大大地下降；2、定位精度高，在需要直线运动的地方，直线电机可以实现直接传动，因而可以消除中间环节所带来的各种定位误差，故定位精度高，如采用微机控制，则还可以大大地提高整个系统的定位精度；3、反应速度快、灵敏度高，随动性好。
直线电机容易做到其动子用磁悬浮支撑，因而使得动子和定子之间始终保持一定的空气隙而不接触，这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力，因而大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性；4、工作安全可靠、寿命长。
直线电机可以实现无接触传递力，机械摩擦损耗几乎为零，所以故障少，免维修，因而工作安全可靠、寿命长。
5、高速度。
直线电机通过直接驱动负载的方式，可以实现从高速到低速等不同范围的高精度位置定位控制。
直线电机的动子（初级）和定子（次级）之间无直接接触，定子及动子均为刚性部件，从而保证直线电机运动的静音性以及整体机构核心运动部件的高刚性。
直线电机的行程可通过拼接定子来实现行程的无限制，同时也可以通过在同一个定子上配置多个动子来实现同一个轴向的多个独立运动控制。
直线电机驱动的机构可以通过增强机构以及反馈元件的刚性以及精度，辅之以恒温控制等措施来实现超精密运动控制。
四、应用：1.在工业与自动化中的应用由于直线电机有其自身独特的优点，因此在机械设备和机床中的机电一体化方面得到广泛应用，如直线电机驱动的冲床，电磁锤、螺旋压力机、电磁打箔机、压铸机和型材轧制牵引机等。
直线电机基本概念
直线电机基本概念直线电机可以看作旋转电机结构上的一种演变，它可以看作将一台旋转电机沿径向剖开，然后将电机的圆周展开成直线。
直线电机可分为：交流直线感应电动机（LIM），交流直线同步电动机（LSM）、直流直线电动机（LDM）、直线步进电动机（LPM）、混合式直线电动机（LHM）、微特直线电动机。
其中交流直线同步电动机又分电磁式（EM）、永磁式（PM）、可变电阻（VR）、混合式（HB）、超导体（SC）；直线直流电动机分为电磁式、永磁式、无刷；直线步进电动机分为可变电阻型和永磁型。
同步直线电动机的原理：直线同步电动机与直线异步电动机一样也是由旋转电机演化来的，其工作原理与旋转电机一样。
直线同步电动机的磁极一般有直流励磁绕组励磁，或有永磁体励磁。
在定子绕组产生的气隙行波磁场与磁极磁场的共同作用下，气隙磁场对磁极动子产生电磁推力。
在这个电磁推力的作用下，如果初级是固定不动的，那么次级就沿着行波磁场的运动方向做直线运动。
磁极运动的速度v就与行波磁场的移动速度一致,且v=2f t单位(m/s),t为极距。
同步直线电机与异步直线电机在性能、使用范畴上有何区别：直线异步电动机具有：成本低，相同容量的异步电动机的体积是同容量的同步电动机的6倍左右,常用变频器做速度控制，用于精度要求不是很高的场合。
直线同步电动机具有更大的驱动力，其控制性能，位置精度更好，体积小，重量轻，且具有发电制动功能。
永磁直线同步电动机可应用于各种精密加工设备上。
但是成本相对较高。
永磁体性能的提高和价格的下降，以及由永磁取代绕线式转子中的励磁绕组所带来的一系列优点:如转子无发热问题、控制系统简单、具有较高的运行效率和较高的运行速度等等。
动圈式直线电机与动磁式直线电机：永磁直线电动机可以做成动磁型，也可以做成动圈型。
只要使永磁体产生的磁通由绕组通入直流电励磁产生，任何一种永磁式直线电动机都可以改为电磁式（动磁）直线电动机。
动圈型结构具有体积小，成本低和效率高等优点。
直线电机简介
广州地铁四号线
广州地铁四号线作为全国首列采用直线电机的地铁列 车，相比一、二、三号线列车的旋转电机，四号线的 直线电机虽然安装时需要在轨道中间多设置一条由铝 钢复合材料构成的感应板，2000多元1米的感应板(四 号线全长46.6公里)看似增加了一笔不菲的成本，但因 为直线电机与轨道只有9毫米的间距，明显降低了列 车的高度，使得隧道直径从以往的5.4米缩短到2.8米 左右，从而直接减少了近1/3的土建成本，以后的维修 成本也大幅下降。总体看来，比起130多万美元一节 的普通旋转电机列车，这种直线电机列车只要120多 万美元。
直线电机
工作原理：直线电机为线性异步电动机的简称，其工 作原理与一般的旋转式感应电动机相似。它可看成是 将旋转电机沿半径方向剖开展平，定子部分在用硅钢 片叠压成扁平形状的铁心上，放入两层叠绕的三相线 圈构成，沿纵向固定安装于车辆底架下部或转向架构 架下部。而转子部分亦展平变为一条感应轨，铺设在 两走形轨之间，一般由铝板或铝合金制成的外壳和铁 芯组成。定子与转子感应轨之间应保持8mm~10mm 间隙，当通过交流电时，由于磁场的相互作用产生推 力，驱动车辆运行或制动。
机和轨道中间安装的感应板之间的电磁效应产生的推
力作为列车的牵引力或电制动力，与轮轨间的粘着无
关，因此，有着70‰以上的爬坡能力的直线电机，解
决了四号线许多现存的困难。
广州地铁四号线
车辆：广州轨道交通四号线首列车由日本川崎 公司与南车集团青岛四方机车车辆股份有限公 司合作制造。
广州地铁四号线
特点：一、爬坡能力强。 二、 转弯半径小。 三、噪声低，安静舒适 。
直线电机优点
一：结构简单。由于直线电机省去了一系列的传 动机构，降低了车辆的自重，简化了结构。有 可能采用小轮径，从而使车辆的轮廓尺寸减少， 由此可是地铁隧道的土建造价降低。
直线电机的特点及应用
直线电机的特点及应用直线电机是一种将电能转化为机械运动的电机。
与传统的转子电机相比，直线电机具有以下特点：1. 直线运动：直线电机主要产生直线运动，因为其电磁系统与运动部件是沿直线排列的。
这使其在一些特定的应用中具有较大的优势，尤其在需要大范围、高速度的直线运动时。
2. 高速度和加速度：由于直线电机不需要通过转子转动，可以直接转化为运动，因此可以实现较高的速度和加速度。
这在一些需要快速运动的应用，如包装机械、数字打印机等中非常有用。
3. 精确定位和控制：直线电机可以通过电流的调节来实现对运动的精确控制。
结合传感器和控制系统，可以实现高精度的定位和轨迹控制。
这使其在一些需要高精度定位的应用中具有较大的优势，如半导体制造设备、光刻机等。
4. 高效能：由于直线电机将电能转化为线性运动而不需要传递转矩，所以相比传统的转子电机具有更高的能量转换效率。
这使其在一些对能量效率要求较高的应用中得到广泛应用，如电动汽车、太阳能跟踪系统等。
5. 静音运行：直线电机不需要机械传动装置，因此减少了传统电机的噪音来源。
这使其在一些对噪音要求较高的应用中得到广泛应用，如医疗设备、光学设备等。
直线电机的应用非常广泛，包括以下几个方面：1. 自动化生产：直线电机可以应用在自动化生产线上，如流水线机械、机器人等。
其高速度和精确控制的特点使其能够快速完成复杂的生产任务。
2. 交通运输：直线电机可以应用在交通运输领域，如高速列车、磁悬浮列车等。
其高速度和能量效率的特点使其能够提供更快、更高效的交通服务。
3. 医疗器械：直线电机可以应用在医疗器械中，如MRI扫描仪、手术器械等。
其精确定位和静音运行的特点使其能够提供高精度和舒适的医疗服务。
4. 光学设备：直线电机可以应用在光学设备中，如光刻机、平移台等。
其高速度和精确控制的特点使其能够实现高精度的光学加工和定位。
5. 能源设备：直线电机可以应用在能源设备中，如风力发电机、太阳能跟踪系统等。
直线电机原理及应用
直线电机原理及应用直线电机（Linear Motor）是一种将电能转化为机械能的装置，利用电磁力产生线性运动。
其工作原理与传统的旋转电机相似，都是基于洛伦兹力（Lorentz force）的作用。
直线电机通常由固定部分和可移动部分组成。
固定部分包括固定磁场和电磁线圈，可移动部分包括电磁激励体和传动机构。
当电流通过电磁线圈时，会产生电磁场，与磁场耦合的电磁激励体受到洛伦兹力的作用，从而产生直线运动。
直线电机的应用非常广泛。
以下是几个常见的应用领域：1.输送系统：直线电机可以用于物料输送、装卸运输线、自动化生产线等，以替代传统的传动机构和传送带。
它可以实现高速、高精度的输送，并且无需维护和保养。
2.交通运输：直线电机可以应用于高速列车、磁悬浮列车和地铁等交通工具的动力系统中，提供高速、平稳的运动。
相较于传统的转子电机，直线电机无需传递动力，减少了传动损耗和噪音。
3.机床：直线电机可用于数控机床、磨床和镗床等工具机的进给系统中。
它具有响应快、加速度高的特点，能够提高加工效率和加工质量。
4.半导体设备：直线电机可以用于半导体设备中的定位和移动系统。
它具有高精度、高稳定性的特点，适用于要求极高位置控制和清洁环境的应用。
5.医疗设备：直线电机可以用于医疗设备中的定位和推动系统。
例如，它可以用于手术机器人或医疗床的控制，提供精确的定位和平滑的运动。
直线电机相较于传统的机械传动系统具有许多优势。
首先，直线电机工作原理简单，结构紧凑，具有较高的功率密度。
其次，它可以实现高速、高精度的控制，具有良好的动态响应特性。
另外，直线电机无需传递动力，减少了传动损耗和噪音，提高了效率和可靠性。
此外，直线电机具有自整定、自动保护和自动检测等功能，可提高系统的智能化程度。
尽管直线电机有很多优点，但也存在一些局限性。
首先，直线电机的制造和维护成本较高，因为其结构较为复杂。
其次，直线电机在工作过程中会产生较大的磁场和电磁干扰，可能对周围设备和人员产生一定的影响。
直线电机
内容提要
概述 基本结构 工作原理 应用
直线电动机与普通旋转电动机都是实现能量转换的 机械，普通旋转电动机将电能转换成旋转运动的机械能， 直线电动机将电能转换成直线运动的机械能。直线电动 机应用于要求直线运动的某些场合时，可以简化中间传 动机构，使运动系统的响应速度、稳定性、精度得以提 高。直线电动机在工业、交通运输等行业中的应用日益 广泛。 直线电动机可以由直流、同步、异步、步进等旋转 电动机演变而成，由异步电动机演变而成的直线异步电 动机使用最多。这里，我们只就直线异步电动机的结构 和工作原理做一些简单的介绍。
直线感应电动机 直线直流电动机 直 线 电 动 机
直线同步电动机
直线步进电动机
直线自整角机
直线电动机传动的特点
(1) 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。
(2) 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，随动性 好，准确度高。 (3) 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。
(4) 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。 (5) 装配灵活性大，往往可以将电机与其他机件合 成一体。 (6) 某些特殊结构的直线电动机也存在一些缺点， 如大气隙导致功率因数和效率降低，存在单边磁拉 力等等。
直线感应电机的分类 扁平型（平板型） 圆筒型 圆弧型 圆盘型
2.直线电机的结构
平板形直线异步电动机可以看 做将普通鼠笼转子三相异步电动机 沿径向剖开后展平而成，如图所示。 对应于旋转电动机定子的一边嵌有 三相绕组，称为初级；对应于旋转 电动机转子的一边称为次级或滑子。 实际平板形直线异步电动机初级长 度和滑子长度并不相等，通常是滑 子较长。为了抵消初级磁场对滑子 的单边磁吸力，平板形直线异步电 动机通常采用双边结构，即有两个 初级将滑子夹在中间的结构形式。
概述 基本结构 工作原理 应用
直线电动机与普通旋转电动机都是实现能量转换的 机械，普通旋转电动机将电能转换成旋转运动的机械能， 直线电动机将电能转换成直线运动的机械能。直线电动 机应用于要求直线运动的某些场合时，可以简化中间传 动机构，使运动系统的响应速度、稳定性、精度得以提 高。直线电动机在工业、交通运输等行业中的应用日益 广泛。 直线电动机可以由直流、同步、异步、步进等旋转 电动机演变而成，由异步电动机演变而成的直线异步电 动机使用最多。这里，我们只就直线异步电动机的结构 和工作原理做一些简单的介绍。
直线感应电动机 直线直流电动机 直 线 电 动 机
直线同步电动机
直线步进电动机
直线自整角机
直线电动机传动的特点
(1) 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。
(2) 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，随动性 好，准确度高。 (3) 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。
(4) 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。 (5) 装配灵活性大，往往可以将电机与其他机件合 成一体。 (6) 某些特殊结构的直线电动机也存在一些缺点， 如大气隙导致功率因数和效率降低，存在单边磁拉 力等等。
直线感应电机的分类 扁平型（平板型） 圆筒型 圆弧型 圆盘型
2.直线电机的结构
平板形直线异步电动机可以看 做将普通鼠笼转子三相异步电动机 沿径向剖开后展平而成，如图所示。 对应于旋转电动机定子的一边嵌有 三相绕组，称为初级；对应于旋转 电动机转子的一边称为次级或滑子。 实际平板形直线异步电动机初级长 度和滑子长度并不相等，通常是滑 子较长。为了抵消初级磁场对滑子 的单边磁吸力，平板形直线异步电 动机通常采用双边结构，即有两个 初级将滑子夹在中间的结构形式。
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结构简单
管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，动态响应性能和定位精度 大大提高；同时也提高了可靠性，节约了成本，使制造和维 护更加简便。它的初次级可以直接成为机构的一部分，这种 独特的结合使得这种优势进一步体现出来。
适合高速直线运动
因为不存在离心力的约束，普通材料亦可以达到较高的速度。 而且如果初、次级间用气垫或磁垫保存间隙，运动时无机械 接触，因而运动部分也就无摩擦和噪声。这样，传动零部件 没有磨损，可大大减小机械损耗，避免拖缆、钢索、齿轮与 皮带轮等所造成的噪声，从而提高整体效率。
THANKS
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
地铁和动车的直线电机应用原理基本相同
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
直线电机输送方面的应用
太空电梯
商城电梯
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
右图是网友绘制的一款直 线电机枪概念图，明显可以看 出其枪管部分拥有直线电机的 结构。位于传统弹匣的位置的 是能源装置。因为耗能巨大等 原因这类武器投入使用还有很 长一段路要走。
精度高
直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和 误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。 通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
4
适应性强
直线电机的初级铁芯可以用环氧树脂封成整体，具有较好的
防腐、防潮性能，便于在潮湿、粉尘和有害气体的环境中使
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
当三相电流随时间变化时，气隙磁场将按A,B,C相序沿直线移动。显然，行波 磁场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 （m/s),称为同步速度，且
再来看行波磁场对次级的作用。假定次级为删形次级，次级导条在行波磁场 切割下，将感应电动势并产生电流。而所有导条的电流和气隙磁场相互作用 便产生电磁推力。在这个电磁推力的作用下，如果初级是固定不动的，那末 次级就顺着行波磁场运动方向作直线运动。
轮辕呈曲直，凿枘取方圆
我们毕—业直啦线电机 其实是答辩的标题地方
小组成员 刘易 潘科宇 黄鸿资 陈珂伟
C O N TA N T S
发展历史 原理结构 优点比较 实际应用
发展历史
发展历史 原理结构 优点比较 实际应用
查尔斯·威特斯通
赫曼·坎珀
埃里克·莱思韦特
直线电机的历史最早可以追溯到19世纪40年代，查尔斯·威特斯通 （Charles Wheatstone ，1802-1875）在伦敦国王学院的研究。但他 的模型效率太低不能投入使用。1935年，德国工程师赫曼·坎珀 （Hermann Kemper，1892-1977）制造出了一个可工作的模型。到了 20世纪40年代晚期，曼彻斯特大学的埃里克·莱思韦特（Eric Laithwaite， 1921-1977）发明了第一个全尺寸的工作模型。
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
直线电机在数控机床中的应用
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
直线电机应用于螺旋压力机
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
磁悬浮列车
磁悬浮列车无接触式牵引技术 要求采用长定子同步直线电机驱动， 定子三相绕组由防护电缆组成，嵌 放在导轨两侧的定子槽中。定子三 相绕组通电后，产生一个移行磁场， 与布置在车辆上的悬浮磁铁相互吸 引作用，实现牵引。
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
7
初级绕组利用率高
在管型直线感应电机中，初级绕组是饼式的，没有端部绕组，
因而绕组利用率高。
8
无横向边缘效应
横向效应是指由于横向开断造成的边界处磁场的削弱，而圆
筒型直线电机横向无开断，所以磁场沿周向均匀分布。
9
易于调节和控制
通过调节电压或频率，或更换次级材料，可以得到不同的速
原理结构
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
基本 结构
原理 结构
工作 原理
电机 种类
发展历史
基本 结构
原理结构
优点比较
实际应用
直线电机是一种将电能 直接转换成直线运动机械能， 而不需要任何中间转换机构 的传动装置。它可以看成是 一台旋转电机按径向剖开， 并展成平面而成。
由定子演变而来的一 侧称为初级，由转子演变而 来的一侧称为次级。在实际 应用时，将初级和次级制造 成不同的长度，以保证在所 需行程范围内初级与次级之 间的耦合保持不变。
物料输送
直线电机在各 种物料输送和搬运 方面具有独特的优 势：在垂直输送方 面有直线电机电梯、 升降机；在平面输 送方面有直线电机 驱动的邮政包件分 拣加工线、行李输 送线等。
军事
人们对高速直线 电机已经提出来一 些用途，比如武器。 现在的穿甲弹药往 往含有大量具有极 大动能的弹丸，直 线电机就非常适合 达到这样的目的。
用；而且可以设计成多种结构形式，满足不同情况的需要。
运动安静
5
由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚 动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大
大降低。
动刚度高
6
由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节 的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同
时也提高了其传动刚度。
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
以直线感应电动机为例： 当初级绕组通入交流电源时， 便在气隙中产生行波磁场， 次级在行波磁场切割下，将 感应出电动势并产生电流， 该电流与气隙中的磁场相作 用就产生电磁推力。如果初 级固定，则次级在推力作用 下做直线运动；反之，则初 级做直线运动。
发展历史 原理结构 优点比较 实际应用
到了20世纪50年代，直 线电机才开始进入开发应用阶段， 这一时期的直线电机实用设备有自动绘图仪、磁头定位驱动装 置、电唱机等等。
发展历史 原理结构 优点比较 实际应用
1971年以后，直线电机 才进入实用商品阶段，这一 时期直线电机应用于液态金 属输送和搅拌，以及我们最 熟悉的磁悬浮列车上，比如 日本名古屋附近的东部丘陵 线。以及庞巴迪先进高速交 通和日本的许多地铁。
铁磁材料没有饱和 忽略z轴方向的变化 各电流仅在z轴方向流动 忽略初级z方向的电导率 时间量和空间量都是按正弦规律变化的
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
优点比较
发 展 历 史 原理结构
1 2 3
优点比较 实际应用
直线电机对换任意两相的电 源线后，运动方向也会反过来， 根据这一原理，可使直线电机做 往返直线运动。
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次级为无限厚的理想直线感应电动机 初级 气隙 次级
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
各层在x轴方向无限延伸 次级在y轴方向无限延伸 励磁绕组嵌在初级的槽里 初级只在x方向运动 各层的物理常数是均匀的，线性的
这类的直线电机称为扁平型直线 电机，是目前应用最广泛的。
除了上述扁平型直线电机外，直 线电机还可以做成圆筒型（也称 管型）结构，它可以看作是由旋 转电机演变过来的。
发展历史
工作 原理
原理结构
优点比较
实际应用
在这台直线电机的三相绕组中通 入三项正线电流后，也会产生气隙磁 场。当不考虑铁芯两端开断而引起的 纵向边端效应时，这个气隙磁场的分 布情况与旋转电机相似，即可看成延 展开的直线方向呈正弦形分布。
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用 电机 种类
图中的直线电机，其初级和次级长度是相等的，由于 在运行时初级与次级之间要做相对运动，如果在运动开始时， 初级与次级正巧对齐那么在运动中初级与次级之间互相耦合 的部分越来越少，而不能正常运动。
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
度、电磁推力，适用于低速往复运行场合。
实际应用
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
工业和自动化
由于直线电机有 其自身独特的优点， 因此在机械设备和 机床中的机电一体 化方面得到广泛的 应用，乳直线电机 驱动的冲床，螺旋 压力机，数控机床 等。
交通运输业
直线电机技术在 磁悬浮列车方面 如现在的地铁，动 车等。
若次级移动的速度用V 表示，转差率用s表示
在电机运行状 态下，s在0与1 之间
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直线电机的次级大多采用整 块金属板或复合金属板，因此并不 存在明显的导条。但在分析时，不 妨把整块看成是无限多的导条并列 安置，这样仍可以应用上述原理经 行讨论。在图中分别画出了假象导 条中的感应电流及金属板内电流的 分布，图中 为初级铁心的叠片 厚度，c为次级在 长度方向伸出 初级铁心的宽度，他用来作为次级 感应电流的端部通路，c的大小将 影响次级的电阻。
管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，动态响应性能和定位精度 大大提高；同时也提高了可靠性，节约了成本，使制造和维 护更加简便。它的初次级可以直接成为机构的一部分，这种 独特的结合使得这种优势进一步体现出来。
适合高速直线运动
因为不存在离心力的约束，普通材料亦可以达到较高的速度。 而且如果初、次级间用气垫或磁垫保存间隙，运动时无机械 接触，因而运动部分也就无摩擦和噪声。这样，传动零部件 没有磨损，可大大减小机械损耗，避免拖缆、钢索、齿轮与 皮带轮等所造成的噪声，从而提高整体效率。
THANKS
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地铁和动车的直线电机应用原理基本相同
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直线电机输送方面的应用
太空电梯
商城电梯
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右图是网友绘制的一款直 线电机枪概念图，明显可以看 出其枪管部分拥有直线电机的 结构。位于传统弹匣的位置的 是能源装置。因为耗能巨大等 原因这类武器投入使用还有很 长一段路要走。
精度高
直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和 误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。 通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。
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4
适应性强
直线电机的初级铁芯可以用环氧树脂封成整体，具有较好的
防腐、防潮性能，便于在潮湿、粉尘和有害气体的环境中使
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当三相电流随时间变化时，气隙磁场将按A,B,C相序沿直线移动。显然，行波 磁场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 （m/s),称为同步速度，且
再来看行波磁场对次级的作用。假定次级为删形次级，次级导条在行波磁场 切割下，将感应电动势并产生电流。而所有导条的电流和气隙磁场相互作用 便产生电磁推力。在这个电磁推力的作用下，如果初级是固定不动的，那末 次级就顺着行波磁场运动方向作直线运动。
轮辕呈曲直，凿枘取方圆
我们毕—业直啦线电机 其实是答辩的标题地方
小组成员 刘易 潘科宇 黄鸿资 陈珂伟
C O N TA N T S
发展历史 原理结构 优点比较 实际应用
发展历史
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查尔斯·威特斯通
赫曼·坎珀
埃里克·莱思韦特
直线电机的历史最早可以追溯到19世纪40年代，查尔斯·威特斯通 （Charles Wheatstone ，1802-1875）在伦敦国王学院的研究。但他 的模型效率太低不能投入使用。1935年，德国工程师赫曼·坎珀 （Hermann Kemper，1892-1977）制造出了一个可工作的模型。到了 20世纪40年代晚期，曼彻斯特大学的埃里克·莱思韦特（Eric Laithwaite， 1921-1977）发明了第一个全尺寸的工作模型。
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直线电机在数控机床中的应用
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
直线电机应用于螺旋压力机
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
磁悬浮列车
磁悬浮列车无接触式牵引技术 要求采用长定子同步直线电机驱动， 定子三相绕组由防护电缆组成，嵌 放在导轨两侧的定子槽中。定子三 相绕组通电后，产生一个移行磁场， 与布置在车辆上的悬浮磁铁相互吸 引作用，实现牵引。
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7
初级绕组利用率高
在管型直线感应电机中，初级绕组是饼式的，没有端部绕组，
因而绕组利用率高。
8
无横向边缘效应
横向效应是指由于横向开断造成的边界处磁场的削弱，而圆
筒型直线电机横向无开断，所以磁场沿周向均匀分布。
9
易于调节和控制
通过调节电压或频率，或更换次级材料，可以得到不同的速
原理结构
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
基本 结构
原理 结构
工作 原理
电机 种类
发展历史
基本 结构
原理结构
优点比较
实际应用
直线电机是一种将电能 直接转换成直线运动机械能， 而不需要任何中间转换机构 的传动装置。它可以看成是 一台旋转电机按径向剖开， 并展成平面而成。
由定子演变而来的一 侧称为初级，由转子演变而 来的一侧称为次级。在实际 应用时，将初级和次级制造 成不同的长度，以保证在所 需行程范围内初级与次级之 间的耦合保持不变。
物料输送
直线电机在各 种物料输送和搬运 方面具有独特的优 势：在垂直输送方 面有直线电机电梯、 升降机；在平面输 送方面有直线电机 驱动的邮政包件分 拣加工线、行李输 送线等。
军事
人们对高速直线 电机已经提出来一 些用途，比如武器。 现在的穿甲弹药往 往含有大量具有极 大动能的弹丸，直 线电机就非常适合 达到这样的目的。
用；而且可以设计成多种结构形式，满足不同情况的需要。
运动安静
5
由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚 动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大
大降低。
动刚度高
6
由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节 的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同
时也提高了其传动刚度。
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
以直线感应电动机为例： 当初级绕组通入交流电源时， 便在气隙中产生行波磁场， 次级在行波磁场切割下，将 感应出电动势并产生电流， 该电流与气隙中的磁场相作 用就产生电磁推力。如果初 级固定，则次级在推力作用 下做直线运动；反之，则初 级做直线运动。
发展历史 原理结构 优点比较 实际应用
到了20世纪50年代，直 线电机才开始进入开发应用阶段， 这一时期的直线电机实用设备有自动绘图仪、磁头定位驱动装 置、电唱机等等。
发展历史 原理结构 优点比较 实际应用
1971年以后，直线电机 才进入实用商品阶段，这一 时期直线电机应用于液态金 属输送和搅拌，以及我们最 熟悉的磁悬浮列车上，比如 日本名古屋附近的东部丘陵 线。以及庞巴迪先进高速交 通和日本的许多地铁。
铁磁材料没有饱和 忽略z轴方向的变化 各电流仅在z轴方向流动 忽略初级z方向的电导率 时间量和空间量都是按正弦规律变化的
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
优点比较
发 展 历 史 原理结构
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优点比较 实际应用
直线电机对换任意两相的电 源线后，运动方向也会反过来， 根据这一原理，可使直线电机做 往返直线运动。
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
次级为无限厚的理想直线感应电动机 初级 气隙 次级
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
各层在x轴方向无限延伸 次级在y轴方向无限延伸 励磁绕组嵌在初级的槽里 初级只在x方向运动 各层的物理常数是均匀的，线性的
这类的直线电机称为扁平型直线 电机，是目前应用最广泛的。
除了上述扁平型直线电机外，直 线电机还可以做成圆筒型（也称 管型）结构，它可以看作是由旋 转电机演变过来的。
发展历史
工作 原理
原理结构
优点比较
实际应用
在这台直线电机的三相绕组中通 入三项正线电流后，也会产生气隙磁 场。当不考虑铁芯两端开断而引起的 纵向边端效应时，这个气隙磁场的分 布情况与旋转电机相似，即可看成延 展开的直线方向呈正弦形分布。
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用 电机 种类
图中的直线电机，其初级和次级长度是相等的，由于 在运行时初级与次级之间要做相对运动，如果在运动开始时， 初级与次级正巧对齐那么在运动中初级与次级之间互相耦合 的部分越来越少，而不能正常运动。
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
度、电磁推力，适用于低速往复运行场合。
实际应用
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
工业和自动化
由于直线电机有 其自身独特的优点， 因此在机械设备和 机床中的机电一体 化方面得到广泛的 应用，乳直线电机 驱动的冲床，螺旋 压力机，数控机床 等。
交通运输业
直线电机技术在 磁悬浮列车方面 如现在的地铁，动 车等。
若次级移动的速度用V 表示，转差率用s表示
在电机运行状 态下，s在0与1 之间
发 展 历 史 原理结构 优 点 比 较 实 际 应 用
直线电机的次级大多采用整 块金属板或复合金属板，因此并不 存在明显的导条。但在分析时，不 妨把整块看成是无限多的导条并列 安置，这样仍可以应用上述原理经 行讨论。在图中分别画出了假象导 条中的感应电流及金属板内电流的 分布，图中 为初级铁心的叠片 厚度，c为次级在 长度方向伸出 初级铁心的宽度，他用来作为次级 感应电流的端部通路，c的大小将 影响次级的电阻。