直線電機的特點及應用

1、一般電動機工作時都是轉動的．但是用旋轉的電機驅動的交通工具（比如電動機車和城市中的電車等）需要做直線運動，用旋轉的電機驅動的機器的一些部件也要做直線運動．這就需要增加把旋轉運動變為直線運動的一套裝置．能不能直接運用直線運動的電機來驅動，從 而省去這套裝呢？幾十年前人們就提出瞭這個問題．現在已制成瞭直線運動的電動機，即直線電機．
　　直線電機的原理並不復雜．設想把一臺旋轉運動的感應電動機沿著半徑的方向剖開，並且展平，這就成瞭一臺直線感應電動機（圖）．在直線電機中，相當 於旋轉電機定子的，叫初級；相當於旋轉電機轉子的，叫次級．初級中通以交流，次級就在電磁力的作用下沿著初級做直線運動．這時初級要做得很長，延伸到運動所需要達到的位置，而次級則不需要那麼長．實際上，直線電機既可以把初級做得很長，也可以把次級做得很長；既可以初級固定、次級移動，也可以次級固定、初 級移動．
　　直線電機是一種新型電機，近年來應用日益廣泛．磁懸浮列車就是用直線電機來驅動的．
　　磁懸浮列車是一種全新的列車．一般的列車，由於車輪和鐵軌之間存在摩擦，限制瞭速度的提高，它所能達到的最高運行速度不超過300km/n．磁懸 浮列車是將列車用磁力懸浮起來，使列車與導軌脫離接觸，以減小摩擦，提高車速。列車由直線電機牽引．直線電機的一個級固定於地麵，跟導軌一起延伸到遠處；另一個級安裝在列車上．初級通以交流，列車就沿導軌前進．列車上裝有磁體（有的就是兼用直線電機的線圈），磁體隨列車運動時，使設在地麵上的線圈（或金屬 板）中產生感應電流，感應電流的磁場和列車上的磁體（或線圈）之間的電磁力把列車懸浮起來．懸浮列車的優點是運行平穩，沒有顛簸，噪聲小，所需的牽引力很小，隻要幾千kw的功率就能使懸浮列車的速度達到550km／h．懸浮列車減速的時候，磁場的變化減小，感應電流也減小，磁場減弱，造成懸浮力下降．懸浮 列車也配備瞭車輪裝置，它的車輪像飛機一樣，在行進時能及時收入列車，停靠時可以放下來，支持列車．
　　要使質量巨大的列車靠磁力懸浮起來，需要很強的磁場，實用中需要用高溫超導線圈產生這樣強大的磁場．
　　直線電機除瞭用於磁懸浮列車外，還廣泛地用於其他方麵，例如用於傳送系統、電氣錘、電磁攪拌器等．在我國，直線電機也逐步得到推廣和應用．直線電機的原理雖不復雜，但在設計、制造方麵有它自己的特點，產品尚不如旋轉電機那樣成熟，有待進一步研究和改進．
　　直線電機可以認為是旋轉電機在結構方麵的一種變形，它可以看作是一臺旋轉電機沿其徑向剖開，然後拉平演變而成。近年來，隨著自動控制技術和微型計算機的高速發展，對各類自動控制系統的定位精度提出瞭更高的要求，在這種情況下，傳統的旋轉電機再加上一套變換機構組成的直線運動驅動裝置，已經遠不能滿足現代控制系統的要求，為此，近年來世界許多國傢都在研究、發展和應用直線電機，使得直線電機的應用領域越來越廣。
　　直線電機與旋轉電機相比，主要有如下幾個特點：一是結構簡單，由於直線電機不需要把旋轉運動變成直線運動的附加裝置，因而使得系統本身的結構大為簡化，重量和體積大大地下降；二是定位精度高，在需要直線運動的地方，直線電機可以實現直接傳動，因而可以消除中間環節所帶來的各種定位誤差，故定位精度高，如采用微機控制，則還可以大大地提高整個系統的定位精度；三是反應速度快、靈敏度高，隨動性好。直線電機容易做到其動子用磁懸浮支撐，因而使得動子和定子之間始終保持一定的空氣隙而不接觸，這就消除瞭定、動子間的接觸摩擦阻力，因而大大地提高瞭系統的靈敏度、快速性和隨動性；四是工作安全可靠、壽命長。直線電機可以實現無接觸傳遞力，機械摩擦損耗幾乎為零，所以故障少，免維修，因而工作安全可靠、壽命長。
2、直線電機主要應用於三個方麵：一是應用於自動控制系統，這類應用場合比較多；其次是作為長期連續運行的驅動電機；三是應用在需要短時間、短距離內提供巨大的直線運動能的裝置中。
——高速磁懸浮列車 磁懸浮列車是直線電機實際應用的最典型的例子，目前，美、英、日、法、德、加拿大等國都在研制直線懸浮列車，其中日本進展最快。
——直線電機驅動的電梯 世界上第一臺使用直線電機驅動的電梯是1990年4月安裝於日本東京都關島區萬世大樓，該電梯載重600kg，速度為105m/min，提升高度為22.9m。由於直線電機驅動的電梯沒有曳引機組，因而建築物頂的機房可省略。如果建築物的高度增至1000米左右，就必須使用無鋼絲繩電梯，這種電梯采用高溫超導技術的直線電機驅動，線圈裝在井道中，轎廂外裝有高性能永磁材料，就如磁懸浮列車一樣，采用無線電波或光控技術控制。
——超高速電動機 在旋轉超過某一極限時，采用滾動軸承的電動機就會產生燒結、損壞現象。為此近年來，國外研制瞭一種直線懸浮電動機（電磁軸承），采用懸浮技術使電機的動子懸浮在空中，消除瞭動子和定子之間的機械接觸和摩擦阻力，其轉速可達25000～100000r/min以上，因而在高速電動機和高速主軸部件上得到廣泛的應用。如日本安川公司新近研制的多工序自動數控車床用5軸可控式電磁高速主軸采用兩個經向電磁軸承和一個軸向推力電磁軸承，可在任意方向上承受機床的負載。在軸的中間，除配有高速電動機以外，還配有與多工序自動數控車床相適應的工具自動交換機構。

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