直線電機(jī)是指一種利用電磁作用原理，將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的驅(qū)動(dòng)裝置，它是一種能實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。

直線電機(jī)無(wú)論是從結(jié)構(gòu)上還是工作原理上看，都是從旋轉(zhuǎn)電機(jī)而來(lái)的。首先從結(jié)構(gòu)上來(lái)講，可以認(rèn)為直線電機(jī)是將旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿其軸向剖開(kāi)，然后將其定子和轉(zhuǎn)子展開(kāi)。

直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)

直線步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)可以看作是將一臺(tái)旋轉(zhuǎn)式電機(jī)沿徑向面進(jìn)行剖開(kāi)，并將電機(jī)的圓周展開(kāi)成直線而形成的。其中其內(nèi)部的定子就相當(dāng)于其直線電機(jī)當(dāng)中的初級(jí)，其內(nèi)部的轉(zhuǎn)子相當(dāng)于直線電機(jī)當(dāng)中的次級(jí)，當(dāng)向直線電機(jī)初級(jí)進(jìn)行通入電流后，即就會(huì)在初次級(jí)之間的氣隙當(dāng)中產(chǎn)生行波的磁場(chǎng)，直線電機(jī)在行波磁場(chǎng)與次級(jí)的永磁體的相互作用下即就產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)了連接直線電機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的目的。

直線電機(jī)工作原理

直 線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置。它可以看成是一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)按徑向剖開(kāi)，并展成平面而成。由定子演變而 來(lái)的一側(cè)稱為初級(jí)，由轉(zhuǎn)子演變而來(lái)的一側(cè)稱為次級(jí)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，將初級(jí)和次級(jí)制造成不同的長(zhǎng)度，以保證在所需行程范圍內(nèi)初級(jí)與次級(jí)之間的耦合保持不變。 直線電機(jī)可以是短初級(jí)長(zhǎng)次級(jí)，也可以是長(zhǎng)初級(jí)短次級(jí)。考慮到制造成本、運(yùn)行費(fèi)用，目前一般均采用短初級(jí)長(zhǎng)次級(jí)。

直線電動(dòng)機(jī)的工作原 理與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)相似。以直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為例：當(dāng)初級(jí)繞組通入交流電源時(shí)，便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場(chǎng)，次級(jí)在行波磁場(chǎng)切割下，將感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流，該電 流與氣隙中的磁場(chǎng)相作用就產(chǎn)生電磁推力。如果初級(jí)固定，則次級(jí)在推力作用下做直線運(yùn)動(dòng);反之，則初級(jí)做直線運(yùn)動(dòng)。直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)一個(gè)直線電機(jī)應(yīng)用 系統(tǒng)不僅要有性能良好的直線電機(jī)，還必須具有能在安全可靠的條件下實(shí)現(xiàn)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)要求的控制系統(tǒng)。

直線電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：

1.沒(méi)有機(jī)械接觸，驅(qū)動(dòng)力在氣隙中產(chǎn)生，除了線性電機(jī)導(dǎo)軌沒(méi)有任何其他摩擦

2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，通過(guò)使用最少數(shù)量的元件來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的線性驅(qū)動(dòng)，而這只是一個(gè)移動(dòng)部件

3.理論上的運(yùn)行不受任何限制，其性能不會(huì)受其行程大小變化的影響

它的操作可以提供多種速度操作，覆蓋幾微米到幾米每秒，特別是高速是其突出的優(yōu)勢(shì)之一

5.加速度，高達(dá)10克

6.運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，因?yàn)槌酥沃本€導(dǎo)軌或浮動(dòng)軸承外，沒(méi)有其他機(jī)械連接或轉(zhuǎn)換裝置

7.由于消除了影響精度的中間環(huán)節(jié)，精度和可重復(fù)性很高。系統(tǒng)的精度取決于位置傳感元件，具有高達(dá)亞微米的合適反饋裝置

8.易于維護(hù)，由于零件較小，與機(jī)芯無(wú)機(jī)械接觸，從而大大減少了零件的磨損，維護(hù)很少或根本沒(méi)有，使用壽命更長(zhǎng)。直線電機(jī)與“旋轉(zhuǎn)電機(jī)，滾珠絲杠”傳動(dòng)性能對(duì)比表性能旋轉(zhuǎn)電機(jī)+滾珠絲杠直線電機(jī)。

直線電機(jī)的缺點(diǎn)：

1.直線電機(jī)功耗，特別是在高負(fù)荷，高加速度的運(yùn)動(dòng)中，機(jī)器的瞬時(shí)電流對(duì)電廠的供電系統(tǒng)帶來(lái)沉重的負(fù)荷;

2是高振動(dòng)，直線電機(jī)的動(dòng)態(tài)剛度極低，不能起緩沖阻尼作用，高速運(yùn)動(dòng)容易導(dǎo)致機(jī)器其他部位共振;

3是大熱量，固定在工作臺(tái)底部的直線電機(jī)是高發(fā)熱元件，安裝位置不利于自然冷卻，對(duì)機(jī)器溫度控制造成很大挑戰(zhàn);

4不自鎖，為了確保安全運(yùn)行，線性電機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軸，尤其是垂直運(yùn)動(dòng)軸，必須增加額外的鎖定機(jī)構(gòu)，以增加機(jī)器的復(fù)雜性。

隨著高速加工技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，因此正在加大對(duì)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究力度。現(xiàn)在已經(jīng)克服了線性電動(dòng)機(jī)的許多缺點(diǎn)，線性電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能更加顯著。線性驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究不僅是技術(shù)向更高，更快發(fā)展的趨勢(shì)，也是為了更好地滿足市場(chǎng)需求，帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益，成為未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。