直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种变形,它可以看作是一台旋转电机沿其径向剖开,然后拉平演变而成。随着自动控制技术和微型计算机的高速发展,对各类自动控制系统的定位精度提△出了更▓高的要求,在这种情况下,传统的旋转电机再加上一套变换机构组成的直线运动驱动装置←,已经远不能满足现代控制系统的要求,为此,世界许多国家都在研究、发展和应用直线电机,使得直线电机的应用领域越来越广。
直线电机与旋转电机相→比,主要有如下几个特点:一是结构简单,由于直线电机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置,因而使得系统本身的结构大为简化,重量和体积大大地下降;二是定位『精度高,在需要直线运动的地方,直线电机可以实现直接传动,因而可以消除中间环节所带来的各种定位误差,故定位精度高,如采用微机控制,则还可以大大地提高整个系统的定位精度;三是反应速度∮快、灵敏度高,随动性好。直线电机容易做到其动子用磁悬浮支撑,因而使得动子和定子之间始终保持一定的空气隙而不ㄨ接触,这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力,因而大大地提高♂了系统的灵敏度、快速性和◥随动性;四是工作安全可靠、寿命长。直线电机可以实现无接触传递力,机械摩擦损⊙耗几乎为零,所以故障少,免维修,因而工作安全可靠、寿命长。
直线〗电机主要应用于三个方面:一是应用于自动控制系统,这类』应用场合比较多;其次是作为长期连续运行的驱动电机;三是应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运@ 动能的装置中。
高速磁悬浮列车 磁悬浮列车是直线电机实际应用的最典型的例子,美、英、日、法、德、加拿大等国都在研制直线悬▽浮列车,其中日本进展最快。
直线电机驱动的电梯 世界上第一台︻使用直线电机驱动的电梯是1990年4月安装于日本东京都丰岛区万世大楼,该电梯载重600kg,速度为105m/min,提升〇高度为22.9m。由于直线电机驱动的电梯没有曳引机组,因而建筑物◥顶的机房可省略。如果建筑物的高度增至1000米左右,就必须使用无钢丝绳电梯,这▂种电梯采用高温超导技术的直线电机驱动,线圈装在井道中,轿厢外装有高性能永磁材料,就如磁悬浮列▲车一样,采用无线电波或光控技术控制々。
超高速电动机 在旋转超过某一极限时,采用滚动轴承的电动机就会产生】烧结、损坏现象,国外研制了一种直线悬浮电动机(电磁轴承),采用悬浮技术使电机的动子悬浮在空中,消除了动子♀和定子之间的机械接触和摩擦阻力,其转速可达25000~100000r/min以上,因而在高速电动机和高速主轴部件上得到广泛的应用。如日本安︼川公司新近研制的多工序自动数控车床用5轴可控式电磁高速主轴采用两个径向电磁轴承和一个轴向推力电∮磁轴承,可在任意@ 方向上承受机床的负载。在轴的中间,除配有高速电动机以外,还配有与多工序自动数控车床■相适应的工具自动交换机构。