直线电机的工作原理名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

直线电机工作原理第1页直线电机是一个经过将封闭式磁场展开为开放式磁场，将电能直接转化为直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构传动装置第2页直线电机结构第3页直线电机结构能够看作是将一台旋转电机沿径向剖开，并将电机圆周展开成直线而形成。其中定子相当于直线电机初级，转子相当于直线电机次级，当初级通入电流后，在首次级之间气隙中产生行波磁场，在行波磁场与次级永磁体作用下产生驱动力，从而实现运动部件直线运动。近几年来，世界上一些发达国家开始将直线电机技术应用于数控机床直线运动驱动系统中，代替传统伺服电机+滚珠丝杠副驱动系统，取得了巨大成功。第4页直线电机和传统旋转电机+滚珠丝杠运动系统比较第5页在机床进给系统中，采取直线电动机直接驱动与原旋转电机传动最大区分是取消了从电机到工作台（拖板）之间机械传动步骤，把机床进给传动链长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是因为这种"零传动"方式，带来了原旋转电机驱动方式无法到达性能指标和优点。第6页

1.高速响应因为系统中直接取消了一些响应时间常数较大机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提升，反应异常灵敏快捷。2.精度直线驱动系统取消了因为丝杠等机械机构产生传动间隙和误差，降低了插补运动时因传动系统滞后带来跟踪误差。经过直线位置检测反馈控制，即可大大提升机床定位精度。3.动刚度高因为"直接驱动"，防止了开启、变速和换向时因中间传动步骤弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成运动滞后现象，同时也提升了其传动刚度。4、速度快、加减速过程短因为直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500Km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削最大进个速度（要求达60～100M/min或更高）当然是没有问题。也因为上述"零传动"高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间到达高速，高速运行时又能瞬间准停。可取得较高加速度，普通可达2～10g（g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动最大加速度普通只有0.1～0.5g。5.行程长度不受限制在导轨上经过串联直线电动机，就能够无限延长其行程长度6.运动动平静、噪音低因为取消了传动丝杠等部件机械摩擦，且导轨又可采取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。7.效率高因为无中间传动步骤，消除了机械摩擦时能量损耗，传动效率大大提升第7页直线电机主要应用场所：第8页一是应用于自动控制系统，这类应用场所比较多；其次是作为长久连续运行驱动电机；三是应用在需要短时间、短距离内提供巨大直线运动能装置中。第9页

直线电机能够在几秒钟内把一架几千千克重直升飞机拉到每小时几百公里速度，它在真空中运行时，其时速可达几千上万公里。

在军事上，人们利用它制成各种电磁炮，并试图将它用于导弹、火箭发射；

在工业领域，直线电机被用于生产输送线，以及各种横向或垂直运动一些机械设备中；直线电机除含有高速、大推力特点以外还含有低速、精细另一特点，比如，步进直线电机，它能够做到步距为1μm精度，所以，直线电机又被应用到许多精密仪器设备中，比如计算机磁头驱动装置、摄影机快门、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。

除此之外，直线电机还被用于各种各样民用装置中，如电动门、电动窗、电动桌、椅移动，门锁、电动窗帘开、闭等等，尤其在交通运输业中，人们利用直线电机制成了时速达500km以上磁浮列车。第10页第11页直线电机凭借高速度、高加速、高精度及行程不受限制等特征使其在很多领域都有广泛应用。当前直线电机在世界各国应用大致可分为物流系统、工业设备、信息与自动化系统、交通与民用、军事及其它，而在物流输送系统中应用为最多。第12页第13页第14页国外一些发达国家则逐步采取了直线电机驱动，由计算机控制新型邮政物流分拣输送系统。如日本东京多摩邮局大型邮政分拣机；丹麦CRISPLANT企业生产高速包刷分拣机；瑞士、意大利等国邮袋吊挂推式悬挂机等。与传统链传动或连杆方式相比，直线电机驱动物流系统含有高效、低噪、安全可靠、维护方便等优点而取得应用者青睐。我国贵阳普天通信机械厂与浙江大学研制成功直线电机包刷分拣机，其性能优于国外，其价格仅为国外1/3。海关负担着大量物品进出分拣，过去也和邮政分拣相类似，现在有些海关，如国内深圳海关就采取了由浙江大学提供直线电机驱动物流分拣线，使用效果很好。

许多行业如电工、电子、机械、化工、医药等生产流水线和装配线，普通常采取钢丝绳或链传动，这些传动方式往往噪声大、速度慢、控制不方便，现在世界上已经有不少单位开始采取直线电机驱动，包含一些汽车生产线。在一些新奇立体化仓库搬运系统和新型自动化车库，也开始采取了直线电机，其中采取直线电机自动化车库是在库地上安装一系列纵向和横向直线电机初级，而载车板为次级。经过计算机，利用直线电机首次级作用移动汽车进或出。效率和利用率都很高。

另外，直线电机还在水果和蔬菜分类线上，商场商品流动线上，餐馆食品流动线，医院药品、器械输送以及银行、商场票据传送方面得到了应用。

另外，直线电机应用在数控机床驱动已经商品化。采取直线伺服电机高速加第15页工中心，已成为国际各大机床制造商竞相研究和开发关键技术和产品，作为高速加工中心新一代直接驱动伺服执行元件，直线伺服电机技术在国内外也已进入工业化应用阶段。1993年，德国和美国相继推出由直线电机驱动工作台高速加工中心。1996年，日本研制成功采取直线电机卧式加工中心、高速机床、超高速小型加工中心、超精密镜面加工机床、高速成形机床等。我国浙江大学研制一个由直线电机驱动冲压机，浙江大学生产工程研究所设计用贺圆筒型直线电机驱动并联机构坐标测量机。年南京四开企业推出自行开发采取直线电机直接驱动，20中国国际机床展会上，展出北京电院高技术股份企业推出直线电机加工中心。

现在直线电机驱