直线电机课程学习

内容提要概述基本结构工作原理分类第1页/共22页第一页，共23页。

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。1、概述第2页/共22页第二页，共23页。(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。直线电动机传动的特点第3页/共22页第三页，共23页。(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。直线电动机传动的特点第4页/共22页第四页，共23页。

直线异步电动机有平板形、管形等结构型式。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。初级铁心由硅钢片叠成，其表面的槽中嵌有三相绕组（有些是单相或两相绕组），滑子由整块钢板或铜板制成片状，其中也有嵌入导条的。平板形直线电动机结构、原理图8.1.1直线电机的结构第5页/共22页第五页，共23页。从旋转电动机到直线电机的演化旋转电动机的定子和转子分别对应直线电动机的初级和次级第6页/共22页第六页，共23页。单边型直线电动机短初级短次级第7页/共22页第七页，共23页。

双边型直线电动机

短次级短初级第8页/共22页第八页，共23页。从旋转电动机到圆筒式直线电动机的演化圆筒式结构第9页/共22页第九页，共23页。圆弧式直线电动机第10页/共22页第十页，共23页。圆盘式直线电动机第11页/共22页第十一页，共23页。永磁同步式直线电机演变过程第12页/共22页第十二页，共23页。8.1.2基本工作原理

我们知道，在普通鼠笼转子三相异步电动机的定子绕组中通入三相对称电流时，会在气隙中产生转速为n1的旋转磁场，转子导条切割旋转磁场而在其闭合回路中生成电流，带电的转子在磁场作用下产生电磁转矩，使转子沿旋转磁场的转向以转速n旋转。改变三相电流的相序时，可以使旋转磁场及转子的旋转方向改变。在直线异步电动机初级的三相绕组中通入三相对称电流时，其在气隙中产生的磁场也是运动的，只是沿直线方向移动，称之为移行磁场或行波磁场。滑子也会因此而沿移行磁场运动的方向移动，移行磁场及滑子的移动方向也由三相电流的相序决定。第13页/共22页第十三页，共23页。2.直线感应电动机的基本原理行波磁场在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B

是直线移动的，故称为行波磁场。第14页/共22页第十四页，共23页。如电机极距为，电源频率为f，磁场移动速度为次级速度为v

，则滑差率为次级移动速度第15页/共22页第十五页，共23页。4.2.2直线感应电动机的结构特点直线电机的初级相当于旋转电机的定子。初级铁心也是由硅钢片叠成的，—面开有槽，三相(或单相)绕组嵌置于槽内。1.初级1)扁平式初级结构2)圆筒式初级:一般由用硅钢加工成具有凹槽的圆环组成，装配时四周用螺栓拉紧。

第16页/共22页第十六页，共23页。2.次级栅型次级：一般是在钢板上开槽，在槽中嵌入铜条(或铸铝)，然后用铜带在两端短接而成。

钢次级或磁性次级：钢既起导磁作用，又起导电作用.由于钢的电阻率较大，故钢次级直线电机的电磁性能较差，且法向吸力也大(约为推力的10倍左右)。1）扁平型直线电机复合次级：钢板上复合一层铜板(或铝板)。铜(铝)次级或非磁性次级:用于双边型直线电机中

第17页/共22页第十七页，共23页。圆筒式直线电机，次级一般是厚壁钢管，为了提高单位体积所产生的起动推力，可以在钢管外圆覆盖一层1~2mm厚的铜管或铝管，成为复合次级，或者在钢管上嵌置铜环或浇铸铝环，成为类似于笼型的次级。2）圆筒型直线电机嵌置铜环或铝环的圆筒式次级第18页/共22页第十八页，共23页。直线感应电动机的缺点：气隙大，功率因数低3.气隙直线电机的气隙相对于旋转电机的气隙要大得多，主要是为了保证在长距离运动中，初级与次级之间不致摩擦。复合次级和铜(铝)次级：因为铜或铝均属非磁性材料，其导磁性能和空气相同，故：电磁气隙=机械气隙(单纯的空气隙)+铜板或铝板厚度第19页/共22页第十九页，共23页。3.永磁式直线直流电动机

动铁型

动圈型线圈绕在一个软铁框架上，线圈的长度要包括整个行程软铁架两端装有极性同向放置的两块永磁体，通电线圈可在滑道上作直线运动第20页/共22页第二十页，共23页。8.1.3直线电机的分类1.结构形式的分类2.功能用途的分类3.工作原理的分类第21页/共22页第二十一页，共23页。感谢您的观看！第22页/共22页第二十二页，共23页。内容总结内容提要。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。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