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直線電機(jī)的原理及特點

時間:2023-11-27 10:39:33來源:中國傳動網(wǎng)

導(dǎo)語:?直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動機(jī)械能,而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉(zhuǎn)電機(jī)按徑向剖開,并展成平面而成。

  一、直線電機(jī)

  直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動機(jī)械能,而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉(zhuǎn)電機(jī)按徑向剖開,并展成平面而成。

  直線電機(jī)也稱線性電機(jī),線性馬達(dá),直線馬達(dá),推桿馬達(dá)。最常用的直線電機(jī)類型是平板式和U 型槽式,和管式。線圈的典型組成是三相,由霍爾元件實現(xiàn)無刷換相。

  直線電機(jī)經(jīng)常簡單描述為旋轉(zhuǎn)電機(jī)被展平,而工作原理相同。動子(forcer,rotor) 是用環(huán)氧材料把線圈壓縮在一起制成的;磁軌是把磁鐵(通常是高能量的稀土磁鐵)固定在鋼上。電機(jī)的動子包括線圈繞組,霍爾元件電路板,電熱調(diào)節(jié)器(溫度傳感器監(jiān)控溫度)和電子接口。在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中,動子和定子需要旋轉(zhuǎn)軸承支撐動子以保證相對運(yùn)動部分的氣隙(air gap)。同樣的,直線電機(jī)需要直線導(dǎo)軌來保持動子在磁軌產(chǎn)生的磁場中的位置。和旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)編碼器安裝在軸上反饋位置一樣,直線電機(jī)需要反饋直線位置的反饋裝置--直線編碼器,它可以直接測量負(fù)載的位置從而提高負(fù)載的位置精度。

  直線電機(jī)的控制和旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣。像無刷旋轉(zhuǎn)電機(jī),動子和定子無機(jī)械連接(無刷),不像旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方面,動子旋轉(zhuǎn)和定子位置保持固定,直線電機(jī)系統(tǒng)可以是磁軌動或推力線圈動(大部分定位系統(tǒng)應(yīng)用是磁軌固定,推力線圈動)。用推力線圈運(yùn)動的電機(jī),推力線圈的重量和負(fù)載比很小。然而,需要高柔性線纜及其管理系統(tǒng)。用磁軌運(yùn)動的電機(jī),不僅要承受負(fù)載,還要承受磁軌質(zhì)量,但無需線纜管理系統(tǒng)。

  相似的機(jī)電原理用在直線和旋轉(zhuǎn)電機(jī)上。相同的電磁力在旋轉(zhuǎn)電機(jī)上產(chǎn)生力矩在直線電機(jī)產(chǎn)生直線推力作用。因此,直線電機(jī)使用和旋轉(zhuǎn)電機(jī)相同的控制和可編程配置。直線電機(jī)的形狀可以是平板式和U 型槽式,和管式。哪種構(gòu)造最適合要看實際應(yīng)用的規(guī)格要求和工作環(huán)境。

  二、直線電機(jī)特點

  在實用的和買得起的直線電機(jī)出現(xiàn)以前,所有直線運(yùn)動不得不從旋轉(zhuǎn)機(jī)械通過使用滾珠或滾柱絲杠或帶或滑輪轉(zhuǎn)換而來。對許多應(yīng)用,如遇到大負(fù)載而且驅(qū)動軸是豎直面的。這些方法仍然是最好的。然而,直線電機(jī)比機(jī)械系統(tǒng)比有很多獨特的優(yōu)勢,如非常高速和非常低速,高加速度,幾乎零維護(hù)(無接觸零件),高精度,無空回。完成直線運(yùn)動只需電機(jī)無需齒輪,聯(lián)軸器或滑輪,對很多應(yīng)用來說很有意義的,把那些不必要的,減低性能和縮短機(jī)械壽命的零件去掉了。

  (1)結(jié)構(gòu)簡單。管型直線電機(jī)不需要經(jīng)過中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)而直接產(chǎn)生直線運(yùn)動,使結(jié)構(gòu)大大簡化,運(yùn)動慣量減少,動態(tài)響應(yīng)性能和定位精度大大提高;同時也提高了可靠性,節(jié)約了成本,使制造和維護(hù)更加簡便。它的初次級可以直接成為機(jī)構(gòu)的一部分,這種獨特的結(jié)合使得這種優(yōu)勢進(jìn)一步體現(xiàn)出來。

  (2)適合高速直線運(yùn)動。因為不存在離心力的約束,普通材料亦可以達(dá)到較高的速度。而且如果初、次級間用氣墊或磁墊保存間隙,運(yùn)動時無機(jī)械接觸,因而運(yùn)動部分也就無摩擦和噪聲。這樣,傳動零部件沒有磨損,可大大減小機(jī)械損耗,避免拖纜、鋼索、齒輪與皮帶輪等所造成的噪聲,從而提高整體效率。

  (3)初級繞組利用率高。在管型直線感應(yīng)電機(jī)中,初級繞組是餅式的,沒有端部繞組,因而繞組利用率高。

  (4)無橫向邊緣效應(yīng)。橫向效應(yīng)是指由于橫向開斷造成的邊界處磁場的削弱,而圓筒型直線電機(jī)橫向無開斷,所以磁場沿周向均勻分布。

  (5)容易克服單邊磁拉力問題。徑向拉力互相抵消,基本不存在單邊磁拉力的問題。

  (6)易于調(diào)節(jié)和控制。通過調(diào)節(jié)電壓或頻率,或更換次級材料,可以得到不同的速度、電磁推力,適用于低速往復(fù)運(yùn)行場合。

  (7)適應(yīng)性強(qiáng)。直線電機(jī)的初級鐵芯可以用環(huán)氧樹脂封成整體,具有較好的防腐、防潮性能,便于在潮濕、粉塵和有害氣體的環(huán)境中使用;而且可以設(shè)計成多種結(jié)構(gòu),滿足不同情況的需要。

  (8)高加速度。這是直線電機(jī)驅(qū)動,相比其他絲杠、同步帶和齒輪齒條驅(qū)動的一個顯著優(yōu)勢。

標(biāo)簽: 直線電機(jī)

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