直线电机原理及应用

信号检测与数字控制技术
• 直线电机的往复运动
三相绕组的相序相反，行波磁场的移动方向 就相反了，运动方向也会反过来。周期：
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• 直线电机的往复运动
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• 单边型直线电机

短初级长次级 长初级短次级
一般采用短初 级长次级
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• 双边型直线电机
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• 旋转电机的工作原理
三相对称正弦电流随时间 变化，磁场沿圆周旋转 产生感应电动势，方向由 右手定则确定 产生切向电磁力F，方向 可按左手定则确定
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• 旋转电机到直线电机的演化
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• 直线电机的工作原理
不考虑纵向边端效应 三相对称正弦电流随 时间变化，产生行波磁场 行波磁场感应电动势 并产生电流 初级固定，次级做直 线运动
边端效应：开断的铁芯和安装在其槽中的绕组在两端不连续，三相电流在各相绕组中 也将产生不对称的电流，使得边端气隙中的磁通密度发生畸变，出现了附加损耗。

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• 直线电机的应用——磁悬浮列车
长次级、短初级式 长初级、短次级式
直线电机的推进原理是：当初级线圈接通电流后， 产生磁场，沿轨道方向平行移动，次级线圈切割磁 场产生的电流（或给次级线圈通电流），电磁力作 用使初级和次级间产生相对直线运动。推进力的大 小取决于初级磁场的强度、次级线圈的电流以及线 圈的长度。
• 直线电机的分类
按结构形式分类： ⑴ 扁平型 ⑵ 圆筒型 ⑶ 圆弧型 ⑷ 圆盘型 按工作原理分类： ⑴ 交流直线感应电动机 ⑵ 交流直线同步电动机 ⑶ 直线直流电动机 ⑷ 直线步进电动机 ⑸ 混合式直线电动机
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（LIM） （LSM） （LDM） （LPM） （LHM）
• 直线电机的优缺点
直线电机原理及应用
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• 什么是直线电机
直线电机是一种能将电信号直接转换 成为直线位移的电机。无需转换机构即 可直接获得直线运动，没有传动机械的 磨损，并且噪音低、结构简单、操作维 护方便。 目前直线电机主要应用的机型有直 流直线电机、交流直线电机以及直线步 进电机等，在实际中应用较多的是交流 直线电机。
单边型直线电机产 生法向吸力
在钢次级时约为推 力的10倍左右
双边型直线电机抵 消法向吸力
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• 提高直线电机的运动精度
PID控制模块 （比例-积分-微分控制器） 驱动器 电动 按修正表 输入反馈信号 相当于反向力，降低了系统波动的程度
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• 直线电机的应用——开放式数控系 统

PC机与开放式可编程运功控制器构成数控系统 数控工作台由直线电机驱动 伺服控制和机床逻辑控制均由运动控制器完成 运动控制器可编程
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谢谢！
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直线电机由于结构上的改变，所以具有以下优点 ⑴ 不需任何转换装置，传递效率高 ⑵ 直线速度可以不受限制 ⑶ 无机械接触，无磨损 ⑷ 噪声很小，运行环境好 ⑸ 密封后可以用于特殊场合 ⑹ 散热面大，热负荷高 同时也具有一些缺点 ⑴ 效率和功率因素低 ，尤其是在低速时比较明显 ⑵ 启动推力受电源电压的影响较大