平板直线电机的相关知识
直线电机的分类
汇报人：XX
• 直线电机概述 • 直线电机分类方法 • 各类直线电机详细介绍 • 直线电机性能参数与选型依据 • 直线电机技术发展趋势与挑战 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
直线电机概述
定义与发展历程
定义
直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的传动装置，不需要任何中 间转换机构。
U型槽式直线电机
Hale Waihona Puke 结构初级绕组被放置在U型槽内，次级 为直线运动的运动体。
工作原理
当初级绕组通电后，在U型槽内产 生磁场，次级在磁场作用下感应出 电动势并产生电流，从而实现电磁 推力。
应用
U型槽式直线电机具有动态响应快 、推力大、定位精度高等优点，被 广泛应用于高精度定位系统、自动 化生产线等领域。
新能源领域
在新能源汽车、风力发电等新能源领域，直线电机可用于驱动和控制系统，提高能源利用 效率和环保性能。
智能家居与工业自动化
在智能家居、工业自动化等领域，直线电机可用于实现家具、家电等产品的智能化和自动 化控制，提高生活品质和工作效率。
面临挑战及应对策略
技术成熟度不足
当前直线电机技术仍处于发展阶段，技术成熟度有待提高。应加大 研发投入，加强产学研合作，推动技术成熟和应用。
管状型直线电机
结构
初级绕组被放置在管状壳体内壁 上，次级为直线运动的运动体。
工作原理
当初级绕组通电后，在管状壳体 内产生磁场，次级在磁场作用下 感应出电动势并产生电流，从而
实现电磁推力。
应用
管状型直线电机具有结构紧凑、 重量轻、动态响应快等优点，被 广泛应用于自动化设备、机器人
等领域。
04
直线电机性能参数与选型依据
直线电机的概述
第一章直线电机的概述1.1直线电机的基本结构与工作原理1.1.1直线电机的基本结构图1-1所示的a和b分别表示了一台旋转电机和一台直线电机。
图1-1 旋转电机和直线电机示意图 a)旋转电机 b）直线电机直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种演变，它可看作是将一台旋转电机沿径向剖开，然后将电机的圆周展成直线，如图1-2所示。
这样就得到了由旋转电机演变而来的最原始的直线电机。
由定子演变而来的一侧称为初级，由转子演变而来的一侧成为次级。
图1-2 由旋转电机演变为直线电机的过程 a）沿径向剖开 b)把圆周展成直线图1-2中演变而来的直线电机，其初级和次级长度是相等的，由于在运行时初级和次级之间要做相对运动，如果在运动开始时，初级与次级正巧对齐，那么在运动中，初级与次级之间互相耦合的部分越来越少，而不能正常运动。
为了保证在所需的行程范围内，初级和次级之间的耦合能保持不变，因此世界应用时，是将初级与次级制造成不同的长度。
由于段初级在制造成本上，运行的费用上均比短次级低得多，因此一般采用短初级长次级。
如图1-3所示。
图1-3 单边型直线电机 a）短初级 b）短次级在图1-3中所示的直线电机中仅在一边安放初级，对于这样的结构型式称为单边型直线电机。
特点是在初级与次级之间存在着很大的法向吸力，一般这个法向吸力在钢次级时约为推力的10倍左右，大多数场合这种吸力是不希望存在的。
图1-4 双边型直线电机 a)短初级 b)短次级在图1-4中所示的直线电机在次级的两边都装上了初级。
这样这个法向吸力就可以相互抵消，这种结构型式称为双边型。
上述介绍的直线电机称为扁平型直线电机，是目前应用最为广泛的，除此之外直线电机还可以做成圆筒型（也称管型）结构，它也可以看作是由旋转电机演变过来的，演变过程如图1-5所示。
图1-5 旋转电机演变成圆筒型直线电机的过程 a）旋转电机 b)扁平型单边直线电机 c)圆筒型（管型）直线电机图1-5a表示一台旋转电机以及由定子绕组所构成的磁场极性分布情况；图1-5b表示转变为扁平型直线电机后，初级绕组所构成的磁场极性分布情况，然后将扁平型直线电机沿着和直线运动相垂直的方向卷接成筒形。
直线电机简介
管型直线感应电动机的典型结构如下图所示， 它的初级铁心是由硅钢片叠成的一些环形钢盘，初 级多相绕组的线圈绕成饼式，装配时将铁心与线圈 交替叠放于钢管机壳内。管型电机的次级通常由一 根表面包有铜皮或铝皮的实心钢元或厚壁钢管构成。
两相管型直线感应电动机
直线直流电机主要有两种类型：永磁式和 电磁式。前者多用在功率较小的自动记录仪表 中，如记录仪中笔的纵横走向的驱动，摄影机 中快门和光圈的操作机构，电表试验中探测头， 电梯门控制器的驱动等，而后者则用在驱动功 率较大的机构。下面分别对它们作一些介绍。
直线感应电动机 直线自整角机
Hale Waihona Puke 直线直流电动机 直线步进电动机
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(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(b)，这就得到了最简单 的平板型直线感应电机。
下图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，称为双永磁体结构，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、效率高等优 点。国外将它组成闭环系统，用在规格为10英寸录音机中， 得到了良好的效果，在推动2.5N负载的情况下， 最大输入 功率为8W，通过全程只需0.25s，比普通类型闭环系统性能 有很大提高。
下图采用的是强磁铁结构，磁铁产生的磁通经过很小的气隙
被框架软铁所闭合，气隙中的磁场强度分布很均匀。当可动线圈 中通入电流后便产生电磁力，使线圈沿滑轨作直线运动，其 运动方向可由左手定则确定。这种结构的缺点是要求永久磁 铁的长度大于可动线圈的行程。如果记录仪的行程要求很长， 则磁铁长度就更长。因此，这种结构成本高，体积笨重。
直线电机工作原理
直线电机工作原理直线电机是一种将电能转化为机械运动的设备，其工作原理基于电磁感应和洛伦兹力的作用。
本文将详细介绍直线电机的工作原理及其相关知识。
一、直线电机的基本结构直线电机由定子和滑块组成。
定子包含固定在机械结构上的线圈，而滑块则是通过磁场与定子相互作用而产生运动的部分。
直线电机的结构可以分为两种类型：传统型和磁浮型。
传统型直线电机的定子线圈通常布置在一个铁心上，而滑块则是通过导轨与定子相连。
滑块上有一组永磁体，当定子线圈通电时，产生的磁场与永磁体相互作用，从而产生推动力。
磁浮型直线电机的定子线圈通常布置在导轨上，而滑块则是通过磁悬浮技术悬浮在导轨上。
滑块上同样有一组永磁体，当定子线圈通电时，产生的磁场与永磁体相互作用，从而产生推动力。
二、直线电机的工作原理直线电机的工作原理基于洛伦兹力和电磁感应定律。
当直线电机的定子线圈通电时，会产生一个磁场。
根据洛伦兹力的作用，当滑块上的永磁体与定子线圈的磁场相互作用时，会产生一个力，使滑块开始运动。
具体来说，当定子线圈通电时，会产生一个磁场，该磁场与滑块上的永磁体相互作用，根据洛伦兹力的方向，会产生一个推动力，使滑块运动。
当定子线圈的电流方向改变时，推动力的方向也会改变，从而实现滑块的正反向运动。
直线电机的速度和加速度可以通过改变定子线圈的电流大小和方向来控制。
通过改变电流的大小可以调节推动力的大小，从而控制滑块的速度。
而通过改变电流的方向可以改变推动力的方向，从而实现滑块的正反向运动。
这使得直线电机在自动化系统中具有广泛的应用前景。
三、直线电机的应用领域直线电机在工业和科技领域有着广泛的应用。
以下是一些典型的应用领域：1. 机床：直线电机可以用于数控机床中，实现高精度和高速的运动控制，提高生产效率。
2. 电梯：直线电机可以用于电梯系统中，提供平稳、高效的垂直运输。
3. 磁悬浮列车：直线电机可以用于磁悬浮列车中，提供强大的推动力和高速运动。
4. 电动汽车：直线电机可以用于电动汽车中，提供高效、环保的动力系统。
直线电机参数
介绍直线电机参数和选型1.最大电压( max. voltage ph-ph) ———最大供电线电压，主要与电机绝缘能力有关；《版权声明：本文由整理提供，部分内容来源于网络，如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。
》2.最大推力(Peak Force) ———电机的峰值推力，短时，秒级，取决于电机电磁结构的安全极限能力；《版权声明：本文由整理提供，部分内容来源于网络，如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。
》3.最大电流(Peak Current) ———最大工作电流，与最大推力想对应，低于电机的退磁电流；4.最大连续消耗功率(Max. Continuous Power Loss) ———确定温升条件和散热条件下，电机可连续运行的上限发热损耗，反映电机的热设计水准；5.最大速度(Maximum speed) ———在确定供电线电压下的最高运行速度，取决于电机的反电势线数，反映电机电磁设计的结果；6.马达力常数(Motor Force Constant) ———电机的推力电流比，单位N/A或KN/A，反映电机电磁设计的结果，在某种意义上也可以反映电磁设计水平；7.反向电动势(Back EMF) ———电机反电势（系数），单位Vs/m，反映电机电磁设计的结果，影响电机在确定供电电压下的最高运行速度；8.马达常数(Motor Constant) ———电机推力与功耗的平方根的比值，单位N/√W，是电机电磁设计和热设计水平的综合体现；9.磁极节距NN(Magnet Pitch) ————电机次级永磁体的磁极间隔距离，基本不反映电机设计水平，驱动器需据此由反馈系统分辨率解算矢量控制所需的电机电角度；10.绕组电阻/每相(Resistance per phase)———电机的相电阻，下给出的往往是线电阻，即Ph－Ph，与电机发热关系较大，在意义下可以反映电磁设计水平；11.绕组电感/每相(Induction per phase) ———电机的相电感，下给出的往往是线电感，即Ph－Ph，与电机反电势有关系，在意义下可以反映电磁设计水平；12.电气时间常数(Electrical time constant) ———电机电感与电阻的比值，L/R；13.热阻抗(Thermal Resistance) ———与电机的散热能力有关，反映电机的散热设计水平；14.马达引力(Motor Attraction Force) ———平板式有铁心结构直线电机，尤其是永磁式电机，次极永磁体对初级铁心的法向吸引力，高于电机额定推力一个数量级，直接决定采用直线电机的直线运动轴的支撑导轨的承载能力和选型。
HIWIN铁芯式平板直线电机LMS资料
26.5
5 x 25 = 125 178
2-M3 x 0.5P x 6DP
LMS23 動子尺寸圖
12-M6 x 1P x 7DP
(500)
22
26.5 5 x 5 = 125 178
36
50
15
2-M3 x 0.5P x 6DP
LMS17 動子尺寸圖
Mf Ms Ws Ls As H
45 55.2
65 55.2
11.5
10 x 25 = 250 273
38 44.2 2-M3x0.5Px6DP
25 60
17.5
25 27.5 80
22
15
2 x 43=86
62.5 120 25 150
44
36
50
M99TC04-1001 26.5
5 x 25 = 125 178
39 42 2-M3 x 0.5P x 6DP 11.5 4.7 30 15
45 57.4
135 57.4
155 57.4
155 57.4
30 15
1.8 4.2 60
2.7 6.2 80
2.7 4.2 60
9.4 13.7 150
10.8 15.9 170
10.8 15.9 170
22-M6x1Px8DP
(500)
4.7
20 20
註：本表數據均為無強制冷卻下之值，除了尺寸規格以外，其餘規格有±10%的誤差範圍
4.1 線性馬達LMS系列
HIWIN 同步線性馬達 LMS是屬於線性驅動產品中推力較大的一型。 它的特色在於大推力。 此三相馬達是由鐵心構成的一次側(動子)與永久磁鐵構成的二次側 (定子)組成。由於定子可無限延長，所以行程將不受限制。 三相 大推力 高加速度 低頓力 行程不受限 同一運動軸上可安裝多個動子
图文详解直线电机的工作原理
直线电机又称线性电机，线性马达，是一种能把电能转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。
但其工作原理是什么?怎么运作的?很多用户不是很清楚，下面环球自动化网小编就为大家带来直线电机的工作原理详细介绍。
所谓直线电动机就是利用电磁作用原理，将电能直接转换直线运动动能的设备。
在实际的应用中，为了保证在整个行程之内初级与次级之间的耦合保持不变，一般要将初级与次级制造成不同的长度。
直线电动机与旋转电动机类似，通入三相电流后，也会在气隙中产生磁场，如果不考虑端部效应，磁场在直线方向呈正弦分布，只是这个磁场是平移而不是旋转的，因此称为行波磁场。
行波磁场与次级相互作用便产生电磁推力，这就是直线电动机运行的基本原理。
由于直线电动机和旋转电动机之间存在以上对应关系，因此每种旋转电动机都有相对应的直线电动机，但直线电动机的结构形式比旋转电动机更灵活。
直线电动机按工作原理可分为：直线直流电动机、直线感应电动机、直线同步电动机、直线步进电动机、直压电电动机及直线磁阻电动机：按结构形式可分为平板式、U形及圆筒式。
直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种演变，它可看作是将一台旋转电机沿径向剖开，然后将电机的圆周展成直线，如图1-3所示。
这样就得到了由旋转电机演变而来的最原始的直线电机。
由定子演变而来的一侧称为初级或原边，由转子演变而来的一侧称为次级或副边。
图1-3中演变而来的直线电机，其初级和次级长度是相等的，由于在运行时初级与次级之间要作相对运动，如果在运动开始时，初级与次级正巧对齐，那么在运动中，初级与次级之间互相耦合的部分越来越少，而不能正常运动。
为了保证在所需的行程范围内，初级与次级之间的耦合能保持不变，因此实际应用时，是将初级与次级制造成不同的长度。
在直线电机制造时，既可以是初级短、次级长，也可以是初级长、次级短，前者称作短初级长次级，后者称为长初级短次级。
但是由于短初级在制造成本上，运行的费用上均比短次级低得多，因此，目前除特殊场合外，一般均采用短初级，见图1-4所示。
直线电机的原理_直线电机种类
直线电机的原理_直线电机种类导语：说起直线电机，英文是linearservomotor。
说起来，在我们现在常见的马达，都是旋转电机。
电机的发展史，从电机的发展历史，来说电机的各类功能应用和优势。
说起直线电机，英文是linearservomotor。
说起来，在我们现在常见的马达，都是旋转电机。
电机的发展史，从电机的发展历史，来说电机的各类功能应用和优势。
1、直线电机的原理：行业内，把直线电机也叫做“直驱”，所以你如果看到直驱，那就是在描述直线电机和DD马达两种产品。
记住啊，行业内的直驱是包含DD马达的。
直线电机的原理并不复杂．你可以理解为把一台旋转运动的感应电动机沿着半径的方向剖开，并且展平，这就是一台直线电机。
如果同旋转的电机进行对应去理解，在直线电机中，相当于旋转电机定子的，叫初级；相当于旋转电机转子的，叫次级，初级中通过交流电，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。
从电磁感应的角度来分析：上图的两种平板的直线电机，（a）一种为扁平式直线电机，（b）为双扁平式的直线电机。
我们以（b）中的情况来说明电磁力的变化，初级是上下两侧，永磁体提供完整的电磁回路。
在次级线圈中的导线恰好能够切割电磁感性线，产生安培力，根据左手定则，我们能够看到次级会向左，或者向右运动。
2、直线电机的种类：1、扁平式电机2、DD马达（直驱电机）这种直驱形式的DD 马达，可以提供较大的力矩。
3、音圈电机音圈电机在原理上面，同直线电机相同，可以简单的理解为是线圈匝数较少的直线电机。
4、直线电机的主要玩家目前中国市场更主要的直线电机玩家，并不多，主要集中在华南。
国内直驱伺服领域，驱动方面做的最好的是高创，在直线电机市场雅科贝思的市场规模最大。
目前直驱市场，主要的玩家是自身设备比较长使用企业。
例如大族激光等等。
5、直线电机主要应用的场景主要使用领域包括：激光设备，3C非标设备例如检测，贴合等等。
还包括对洁净度要求比较高的医药领域。
直线电机原理
直线电机的工作原理
通常，电动机是旋转型的。
定子包围着圆筒形的转子，定子形成磁场，在转子中流过电流，使转子产生旋转力矩。
而直线电机则是将两个圆筒形部件展开成平板状，面对面，定子在相应于转子移动的长度方向上延长，转子通过一定的方式被支承起来，并保持稳定，形成转子和定子之间的空隙。
直流电机、感应电机、同步电机等都可做成直线电机，但是，直流电机在结构上无法做成无整流子型，所以，直线电机一般为感应电动机和同步电动机。
这些交流电动机的1次侧有作为定子侧的，也有作为转子侧即移动体侧的。
例如，超导磁悬浮中，同步电动机的定子（地上）是1次侧，旋转磁场在地上移动；而地铁的直线电机，感应电动机的旋转磁场装在车上，2次侧固定在地上。
前者的空隙靠左右导向线圈保持，而后者靠车轮保持。
产生推进力的原理与电动机产生力矩的原理一样，在直线电机地铁中，安装在转向架上的直线电动机沿前进方向产生移动磁场。
让面对该磁场、安装在地上的反作用板（相当于2次线圈）中通过2次电流（涡电流），由这个2次电流切割磁场产生的力作为反作用力，安装在转向架上的直线电动机得到推进力。
直线电机的基本缺点是很难将定子与转子空隙做成象旋转式电机那么小，旋转式是无限循环的，而直线电动机是有端头的。
为此，泄漏磁通多，电气—机械能量转换的效率低，如果要得到相同的输出，逆变器的容量需要比旋转式大。
直线电机原理与应用ppt课件
由定子演变而来的一侧称为初级，由转子演变而来
的一侧称为次级。在实际应用时，将初级和次级制
造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与 次级之间的耦合保持不变。
直线电机的三项绕组中通入三相对称正弦电流后， 即产生气隙磁场 。
当三相电流随时间变化时，气隙磁场将按A、B、C
相序沿直线运动。这个磁场是平移的，而不是旋转 的，因此称为行波磁场。
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105m/min, 提升高度为22.9m。由于直线电机驱
直线电机也称线性电机， 线性马达，直线马达，推 杆马达。最常用的直线电 机类型是平板式和U 型槽 式，和管式。 线圈的典型
组成是三相，有霍尔元件 实现无刷换相。
直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，
而不需要任何中间转换机构的传动装置。它ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ以看 成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。
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。
在磁场推力的作用下假设初级是固定不动的，那么 次级就顺着行波磁场运动的方向做直线运动。
次级运动的速度用v表示，转差率用s表示，则有：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
平板直线电机的相关知识
本文转载自湘电集团/
有三种类型的平板式直线电机（均为无刷）：无槽无铁芯，无槽有铁芯和有槽有铁芯。
选择时需要根据对应用要求的理解。
无槽无铁芯平板电机是一系列coils安装在一个铝板上。
由于FOCER 没有铁芯，电机没有吸力和接头效应（与U形槽电机同）。
该设计在一定某些应用中有助于延长轴承寿命。
动子可以从上面或侧面安装以适合大多数应用。
这种电机对要求控制速度平稳的应用是理想的。
如扫描应用，但是平板磁轨设计产生的推力输出最低。
通常，平板磁轨具有高的磁通泄露。
所以需要谨慎操作以防操作者受他们之间和其他被吸材料之间的磁力吸引而受到伤害。
无槽有铁芯：无槽有铁芯平板电机结构上和无槽无铁芯电机相似。
除了铁芯安装在钢叠片结构然后再安装到铝背板上，铁叠片结构用在指引磁场和增加推力。
磁轨和动子之间产生的吸力和电机产生的推力成正比，迭片结构导致接头力产生。
把动子安装到磁轨上时必须小心以免他们之间的吸力造成伤害。
无槽有铁芯比无槽无铁芯电机有更大的推力。
有槽有铁芯：这种类型的直线电机，铁心线圈被放进一个钢结构里以产生铁芯线圈单元。
铁芯有效增强电机的推力输出通过聚焦线圈产生的磁场。
铁芯电枢和磁轨之间强大的吸引力可以被预先用作气浮轴承系统的预加载荷。
这些力会增加轴承的磨损，磁铁的相位差可减少接头力。