直线电机的分类.

图 1 - 1 直线电机的形成 (a) 旋转电机； (b) 直线电机
1.1.1初级和次级 由定子演变而来的一侧称作初级，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)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

交流直线感应电动机（LIM） 交流直线同步电动机（LSM）
电磁式（EM）LSM 永磁式（PM）LSM 可变阻抗（VR）LSM 混合式（HB）LSM 超导体（SC）LSM
直线电动机 直线直流电动机（LDM）
电磁式LDM 永磁式LDM 无刷LDM VR形LPM
直线步进电动机（LPM） 混合式直线电动机（LHM）
1.1.2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
直线感应电动机的缺点：气隙大，功率因数低
1.2直线感应电动机的基本原理
PM形LPM
直线驱动器
直线振荡电动机（LOM） 直线电磁螺线管电动机（LES） 直线电磁泵（LEP） 直线超声波电动机（LUM） 直线发电机（LG）
1.直线感应电动机
1.1主要类型和结构
直线感应电机主要有两种型式，即平板型和管型。平板 型电机可以看作是由普通的旋转感应(异步)电动机直接演变 而来的。图1-1(a)表示一台旋转的感应电动机，设想将它沿 径向剖开，并将定、转子圆周展成直线，如图1-1(b)，这就 得到了最简单的平板型直线感应电机。
在行波磁场切割下，次级导条将产生感应电势和电流， 所有导条的电流和气隙磁场相互作用，便产生切向电磁 力。如果初级是固定不动的，那末次级就顺着行波磁场 运动的方向作直线运动。若次级移动的速度用v表示，则 滑差率
vs v s vs
次级移动速度
v (1 s)vs 2 f (1 s)
1-3行波磁场
直线电机是由旋转电机演变而来的， 因而当初级的多相绕 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。 行波的移动速度与旋转磁场在定子内圆表面上的线速度是一 样的，即为，称为同步速度。
2 vs 2f T
τ为极距，f为电源频率
2）圆筒型直线电机
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。
嵌置铜环或铝环的圆筒式次级
直线电机的运动方式可以是固定初级，让次级运动，此称 为动次级；相反，也可以固定次级而让初级运动，则称为 动初级。
2.2电磁式直线直流电动机
任何一种永磁式直线直流电动机都可改为电磁式直线 直流电动机，这只要把永久磁铁改换成相应的电磁铁就 可以了。5-6所示的电磁式动圈型直线直流电动机。对于 动圈型直线直流电动机，电磁式的成本要比永磁式低得 多，这是因为： 1.永磁式动圈型直线直流电动机需要在电机整个行程上 铺上一层价格昂贵的永磁铁，电磁式只需要使用一般材 料的激磁线圈通以直流电就可产生所需要的磁动势。 2.永磁材料质硬，机械加工困难，加工费用大。 3.电磁式可通过串、并联激磁绕组和附加补偿绕组等方 法使电机性能得到改善，而永磁式就缺少这种灵活性。
此式表明改变极距或电源频率都可改变直线感应电机的速 度。与旋转电机一样，改变直线电机初级绕组的通电相序， 可改变电机运动的方向，因而可使直线电机作往复直线运 动。
1-4管型直线感应电机的形成 (a) 平板型； (b) 管型
1-5直线感应电机的线圈 (a) 菱形； (b) 饼式
1-6两相管型直线感应电动机
三.分类
• 按结构形式分类
扁平型
长初级 短初级 单边型 双边型 短初级
圆盘型 圆弧型 圆弧型

圆筒型直线电机—外形如旋转电机的圆柱形直线电机，需要 时可做成既有旋转运动又有直线运动的旋转直线电机。 圆盘型直线电机虽也做旋转运动，但与普通旋转电机相比有 两个突出优点：力矩与旋转速度可以通过多台初级组合的方法 或通过初级在圆盘上的径向位置来调节；无需通过齿轮减速箱 就能得到较低的转速，电机噪声和振动很小。 圆弧型直线电机也具有圆盘型的特点，两者的主要区别在于 次级的形式和初级对次级的驱动点有所不同。
电枢的等效电路如图5-7b 所示，其并联支路数a=p （极对数）。 可见极对数越多，电 枢的等效电路的并联支路 数越多，等效电阻越小， 相同额定电压时的电枢容 量就越多。 实践证明，多极低压 大电流型结构在工业上比 较实用。
2.直线直流电机
根据磁动势（或磁通）源的不同，直线直流电动机可分为 永磁式和电磁式两大类。 永磁式是采用永久磁铁作磁通源，而电磁式是用直流电流 来激励的。永磁式直线直流电动机容易达到无刷无接触运 行。但永磁材料由于质硬，很难进行机械加工，因而一般 来说永磁式电动机的制造成本比电磁式高。而电磁式比永 磁式多了一项激磁损耗。直线直流电动机的基本结构分类 如图5-2所示。
图(b)所示的结构是在软铁架两端装有极性同向放置的两块 永久磁铁，通电线圈可在滑道上作直线运动 这种结构具有 体积小，成本低和效率高等优点。
动圈型
动铁型需要一个固定的长电枢，电枢绕组用铜量大，结构 复杂；移动系统重量也较大，惯性大，消耗功率多。优点 是电机行程可做得很长，又可做成无接触式直线直流电动 机。目前，实际生产中动圈型用得很多。
由转子演变而来的一侧称作次级。 1）扁平型直线电机
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)。 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
2.1永磁式直线直流电动机 永磁式直线直流电动机可做成动线圈型（简称动圈 型）如图(c)所示；也可做成动磁铁型（简称动铁型） 如图（b）所示。
图(c)所示结构是采用永久磁铁移动的型式。 在一个软铁框架上套有线圈，该线圈的长度要包括整个行程。显 ，当这种结构形式的线圈流过电流时，不工作的部分要白白消耗能 。为了降低电能的消耗，可将线圈外表面进行加工使铜裸露出来， 过安装在磁极上的电刷把电流馈入线圈中(如图中虚线所示)。这样， 磁极移动时，电刷跟着滑动，可只让线圈的工作部分通电。但由于 刷存在磨损，故降低了可靠性和寿命。


按功能用途分类
种类 衡量指标
推力/功率比 效率、功率因数 能效率（输出动能/电 源提供的电能）
应用
阀门开闭，门窗移动，机械手操作，推 车等 高速磁悬浮列车，高速运行的输送线 导弹、鱼雷的发射，飞机的起飞，冲击、 碰撞等试验机的驱动
力电原则上对于每一种旋转电机都有其相应的直线电机 按照工作原理来区分可以分两大方面：直线电动机和直线 驱动器。具体分类见图1。
电磁式动极型（或动铁式） 直线直流电动机大多做成多 极式，如图5-7所示。电枢 绕组是一个环绕在铁心上的 单层线圈。在线圈外表面的 某一侧面用机械加工的方法 去掉铜线上的漆膜，使铜线 这个侧面裸露出来，形成 直线直流电动机的“整流子”。 电刷安装在动极上随动极运 动。电刷在剥出漆皮的电枢 线圈表面上滑动就相当于电刷在换向器上移动，以保证在某极下的 电枢绕组的电流方向在运动过程中始终不变，从而保证电枢始终受 到一定方向的电磁推力。