直线电机原理及应用

信号检测与数字控制技术什么是直线电机

直线电机是一种能将电信号直接转换成为直线位移的电机。无需转换机构即可直接获得直线运动，没有传动机械的磨损，并且噪音低、结构简单、操作维护方便。 目前直线电机主要应用的机型有直流直线电机、交流直线电机以及直线步进电机等，在实际中应用较多的是交流直线电机。第1页/共15页第一页，共16页。信号检测与数字控制技术旋转电机的工作原理

三相对称正弦电流随时间变化，磁场沿圆周旋转产生感应电动势，方向由右手定则确定产生切向电磁力F，方向可按左手定则确定第2页/共15页第二页，共16页。信号检测与数字控制技术旋转电机到直线电机的演化第3页/共15页第三页，共16页。信号检测与数字控制技术直线电机的工作原理

不考虑纵向边端效应三相对称正弦电流随时间变化，产生行波磁场行波磁场感应电动势并产生电流初级固定，次级做直线运动第4页/共15页第四页，共16页。信号检测与数字控制技术直线电机的往复运动

三相绕组的相序相反，行波磁场的移动方向就相反了，运动方向也会反过来。周期：第5页/共15页第五页，共16页。信号检测与数字控制技术直线电机的往复运动第6页/共15页第六页，共16页。信号检测与数字控制技术单边型直线电机

短初级长次级长初级短次级一般采用短初级长次级第7页/共15页第七页，共16页。信号检测与数字控制技术双边型直线电机

单边型直线电机产生法向吸力在钢次级时约为推力的10倍左右双边型直线电机抵消法向吸力第8页/共15页第八页，共16页。信号检测与数字控制技术提高直线电机的运动精度

PID控制模块（比例-积分-微分控制器）驱动器电动按修正表输入反馈信号相当于反向力，降低了系统波动的程度第9页/共15页第九页，共16页。信号检测与数字控制技术直线电机的分类

按结构形式分类：⑴扁平型⑵圆筒型⑶圆弧型⑷圆盘型 按工作原理分类： ⑴交流直线感应电动机 （LIM）⑵交流直线同步电动机 （LSM）⑶直线直流电动机 （LDM）⑷直线步进电动机 （LPM） ⑸混合式直线电动机 （LHM） 第10页/共15页第十页，共16页。信号检测与数字控制技术直线电机的优缺点直线电机由于结构上的改变，所以具有以下优点⑴不需任何转换装置，传递效率高⑵直线速度可以不受限制⑶无机械接触，无磨损⑷噪声很小，运行环境好⑸密封后可以用于特殊场合⑹散热面大，热负荷高同时也具有一些缺点⑴效率和功率因素低，尤其是在低速时比较明显⑵启动推力受电源电压的影响较大

边端效应：开断的铁芯和安装在其槽中的绕组在两端不连续，三相电流在各相绕组中也将产生不对称的电流，使得边端气隙中的磁通密度发生畸变，出现了附加损耗。

第11页/共15页第十一页，共16页。信号检测与数字控制技术

直线电机的推进原理是：当初级线圈接通电流后，产生磁场，沿轨道方向平行移动，次级线圈切割磁场产生的电流（或给次级线圈通电流），电磁力作用使初级和次级间产生相对直线运动。推进力的大小取决于初级磁场的强度、次级线圈的电流以及线圈的长度。

直线电机的应用——磁悬浮列车

长次级、短初级式长初级、短次级式第12页/共15页第十二页，共16页。信号检测与数字控制技术PC机与开放式可编程运功控制器构成数控系统数控工作台由直线电机驱动伺服控制和机床逻辑控制均由运动控制器完成运动控制器可编程

直线电机的应用——开放式数控系统第13页/共15页第十三页，共16页。信号检测与数字控制技术谢谢！第14页/共15页第十四页，共16页。信号检测与数字控制技术谢谢您的观看！第15页/共15页第十五页，共16页。内容总结信号检测与数字控制技术。PID控制模块（比例-积分-微分控制器）。⑵交流直线同步电动机 （LSM）。⑷直线步进电动机 （LPM）。⑸混合式直线电动机 （LHM）。⑴效率和功率因素低，尤