直线电机通用技术条件
城市轨道交通直线电机车辆通用技术条件
城市轨道交通直线电机车辆通用技术条件一、引言城市轨道交通直线电机车辆是一种以直线电机为驱动装置的城市轨道交通工具，它具有高效、环保、安全等优点，在城市快速交通领域具有广泛的应用前景。
本文将对城市轨道交通直线电机车辆的通用技术条件进行探讨。
二、车辆性能指标1. 极限速度：城市轨道交通直线电机车辆的极限速度通常应在200km/h以上，以满足城市快速交通的需求。
2. 加速度：车辆的加速度应适中，以保证乘客的舒适性和安全性，一般要求在1.2m/s²左右。
3. 制动距离：车辆的制动距离应尽量短，以确保紧急情况下的安全停车。
制动距离要根据车辆的设计速度和制动系统的性能来确定。
4. 容载量：车辆的容载量应根据城市交通需求来确定，一般要求每节车厢的最大乘客数不少于300人。
5. 过载能力：车辆的过载能力应满足城市交通高峰期的需求，以确保乘客能够正常乘坐。
6. 噪音：车辆的噪音应尽量降低，以减少对沿线居民的影响。
7. 能耗：车辆的能耗应尽量低，以提高运营效率和降低运营成本。
三、车辆控制系统1. 速度控制：车辆的速度控制是实现稳定、安全运行的关键。
采用先进的电子控制技术，通过控制直线电机的电流和电压，实现精确的速度控制。
2. 制动控制：车辆的制动控制应具有快速、稳定的特点。
采用电磁制动器和再生制动技术，能够实现快速停车，并将制动能量回馈给电网。
3. 故障诊断：车辆的故障诊断系统应具备自动检测、自动报警和自动处理的功能，能够及时发现并排除故障，提高车辆的可靠性和安全性。
4. 通信系统：车辆的通信系统应能够实现与控制中心和其他车辆的信息交换，以实现列车间的协调运行和故障处理。
四、车辆设计1. 结构设计：车辆的结构设计应符合轻量化、高强度的原则，以提高运行效率和安全性。
车辆的车身采用铝合金材料制造，具有重量轻、强度高的特点。
2. 空调系统：车辆的空调系统应能够满足车内乘客的舒适需求，采用先进的变频技术，能够根据车内温度和人员数量进行自动调节。
直线电机
直线电机也称线性电机，线性马达，直线马达在实际工业应用中的稳定增长,证明直线电机可以放心的使用。
下面简单介绍直线电机类型和他们与旋转电机的不同.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.图示直线电机用HALL换相的相序和相电流.该图直线电机明确显示动子(forcer, rotor)的内部绕组.磁鉄和磁轨.动子是用环氧材料把线圈压成的。
而且,磁轨是把磁铁固定在钢上。
直线电机在过去的10年,经实践上引人注目的增长和工业应用的显著受益才真正成熟。
直线电机经常简单描述为旋转电机被展平，而工作原理相同。
动子（forcer, rotor) 是用环氧材料把线圈压缩在一起制成的.而且,磁轨是把磁铁（通常是高能量的稀土磁铁）固定在钢上.电机的动子包括线圈绕组，霍尔元件电路板，电热调节器（温度传感器监控温度）和电子接口。
在旋转电机中，动子和定子需要旋转轴承支撑动子以保证相对运动部分的气隙（air gap）。
同样的，直线电机需要直线导轨来保持动子在磁轨产生的磁场中的位置。
和旋转伺服电机的编码器安装在轴上反馈位置一样，直线电机需要反馈直线位置的反馈装置--直线编码器，它可以直接测量负载的位置从而提高负载的位置精度。
直线电机的控制和旋转电机一样。
象无刷旋转电机，动子和定子无机械连接（无刷），不象旋转电机的方面，动子旋转和定子位置保持固定，直线电机系统可以是磁轨动或推力线圈动（大部分定位系统应用是磁轨固定，推力线圈动）。
用推力线圈运动的电机，推力线圈的重量和负载比很小。
然而，需要高柔性线缆及其管理系统。
用磁轨运动的电机，不仅要承受负载，还要承受磁轨质量，但无需线缆管理系统。
相似的机电原理用在直线和旋转电机上。
相同的电磁力在旋转电机上产生力矩在直线电机产生直线推力作用。
因此，直线电机使用和旋转电机相同的控制和可编程配置。
直线电机的形状可以是平板式和U 型槽式,和管式.哪种构造最适合要看实际应用的规格要求和工作环境。
第12章 直线电机
第12章直线电机12.1 概述12.2 直线感应电动机12.3 直线直流电动机12.4 直线自整角机12.5 直线和平面步进电动机12.1 概述直线电机是近年来国内外积极研究发展的新型电机之一。
它是一种不需要中间转换装置，而能直接作直线运动的电动机械。
过去，在各种工程技术中需要直线运动时，一般是用旋转电机通过曲柄连杆或蜗轮蜗杆等传动机构来获得的。
但是，这种传动形式往往会带来结构复杂，重量重，体积大，啮合精度差且工作不可靠等缺点。
近十几年来，科学技术的发展推动了直线电机的研究和生产，目前在交通运输、机械工业和仪器仪表工业中，直线电机已得到推广和应用。
在自动控制系统中，采用直线电机作为驱动、指示和信号元件也更加广泛，例如在快速记录仪中，伺服电动机改用直线电机后，可以提高仪器的精度和频带宽度；在雷达系统中，用直线自整角机代替电位器进行直线测量可提高精度，简化结构；在电磁流速计中，可用直线测速机来量测导电液体在磁场中的流速；另外，在录音磁头和各种记录装置中，也常用直线电机传动。
与旋转电机传动相比，直线电机传动主要具有下列优点：(1) 直线电机由于不需要中间传动机械，因而使整个机械得到简化，提高了精度，减少了振动和噪音；(2) 快速响应：用直线电机驱动时，由于不存在中间传动机构的惯量和阻力矩的影响，因而加速和减速时间短，可实现快速启动和正反向运行；(3) 仪表用的直线电机，可以省去电刷和换向器等易损零件，提高可靠性，延长使用寿命；(4) 直线电机由于散热面积大，容易冷却，所以允许较高的电磁负荷，可提高电机的容量定额；(5) 装配灵活性大，往往可将电机和其它机件合成一体。
直线电机有多种型式，原则上对于每一种旋转电机都有其相应的直线电机。
一般，按照工作原理来区分，可分为直线感应电机、直线直流电机和直线同步电机(包括直线步进电机)三种。
在伺服系统中，和传统元件相应，也可制成直线运动形式的信号和执行元件。
由于直线电机与旋转电机在原理上基本相同，所以下面不一一罗列各种电机，而只介绍其中典型的几种，使大家对这类电机有个基本的了解。
直线电机的选型方法
直线电机选型要求准则：直线电机：①峰值推力不小于计算峰值推力；②连续推力不小于计算连续推力
1、直线电机的分类
单轴模组、龙门直线模组、XY直线模组、流水线直线电机、标机设备直线模组直线电机系统配套及选型
1、直线电机的选型要求
如何确定系统能达到最大的速度或者加速度？
选型要求准则：
直线电机：①峰值推力不小于计算峰值推力；
②连续推力不小于计算连续推力；
③计入20%裕度，电机推力要大于或等于1.2计算推力；
承载能力：①（有铁芯电机要考虑直线导轨有足够承载电磁吸力的能力）；
②精度等级
③品牌选择（HIWIN、CPC、PIM）,一般应用场景
（THK、IKO、INA），高精密应用场景
光栅方面：①光栅尺栅距；
②分辨率；
③最大允许速度=分辨率*采样频率；
④厂家选择：雷尼绍、海德汉、Microe；
驱动器方面：峰值电流大于或等于直线电机峰值电流；
连续电流大于或等于直线电机峰值电流；
母线电压Ubus=VMax Ke+IpR
2、直线电机的计算选型
1、系统运动参数的技术要求
行程：总行程、加减速行程、匀速行程；
运动时间：加速时间Ta，匀速时间Tr，减速时间Td，停歇时间Tdw、运动周期T
运动质量：有效负责、平台质量、动子质量；
运动速度：最大速度；。
地铁施工标准规范目录
地铁标准规范目录1.《城市轨道交通线网规划编制标准》（GB/T 50546-2009）2。
《城市轨道交通技术规范》(GB50490-2009）3.《地铁设计规范》（GB50157-2013）工程建设类（54条）4.《城市轨道交通建设项目管理规范》(GB50722—2011)5.《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》（GB50652-2011）6。
《施工企业安全生产管理规范》（GB50656-2011）7.《地铁工程施工安全评价标准》（GB50715―2011）8.《建设工程施工现场消防安全技术规范》(GB50720-2011)9。
《施工现场临时用电安全技术规范》( JGJ46—2012）10.《建筑施工机械使用安全技术规程》（JGJ33—2001）11.《城市轨道交通工程测量规范》（GB 50308—2008 )12.《建筑拆除工程技术规范》( JGJ147-2004）13.《城市轨道交通岩土工程勘察规范》（GB 50307-2012）14.《盾构隧道管片质量检测技术标准》（CJJ/T 164—2011）15.《预防混凝土碱骨料反应技术规范》（GB/T 50733-2011）16。
《混凝土小型空心砌块建筑技术规程》（JGJ_T 14-2011）17。
《高处作业分级》（GB/T 3608-—1993）18。
《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80—91）19.《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》（JGJ 276—2012 )20.《龙门架、井字架、物料提升机安全技术规范》（JGJ88—1992）21。
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ_130-2011）22。
《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ128-2010）23.《建筑门窗及幕墙用玻璃术语》（JG/T354—2012)24。
《钢筋锚固板应用技术规程》（JGJ 256—2011）25.《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程》（JGJ95-2011）26。
直线步进电机技术概述
直线步进电机技术概述步进电机由旋转运动转变为线性运动可用几种机械方法完成，包括齿条和齿轮传动及皮带和皮带轮传动以及其他机械联接机构。
所有这些设计都需要各种机械零件。
完成这个转变的最有效方法是在电机自身内进行。
基本的步进电机是由有磁性的转子铁芯通过与由定子产生的脉动的定子电磁场相互作用而产生转动。
直线电机把旋转运动转变为线性运动，完成这个转变的精密性取决于转子的步进角度和所选方法。
线性步进电机，或者称为直线步进电机，首先出现在1968年的第3,402,308号专利上，是颁发给William Henschke的。
从此以后，直线步进电机在许多要求极高的领域有了用武之地。
包括制造应用、精密调准和精密流体测量在内的诸多高要求领域。
使用螺纹的直线电机精密度，取决于它的螺距。
在直线电机的转子中心安装一个螺母，相应地一个螺杆与此螺母啮合，为使螺杆轴向移动，必须用某种方法来防止螺杆与转子组件一同转动。
由于螺杆转动受到制约，当转子旋转时，螺杆实现了线性运动。
无论是在电机内部用固定螺纹轴组件还是在外部的螺纹轴上使用不能旋转但轴向可自由移动的螺母，都是实现转动约束的典型方法。
为简化设计，在电机内部实现线性变换是有意义的。
该方法极大地简化了设计，使得在许多应用领域中能够在不安装外部机械联动装置的情况下直接使用直线电机进行精密的线性移动。
最初的直线电机采用了一个滚珠螺母和丝杆的结合体。
滚珠丝杆提供了90%以上的效率，而根据螺纹条件，梯形螺纹提供的效率仅有20%～70%。
尽管滚珠丝杆对转换旋转运动为线性运动是一个高效的方法，但是滚珠螺母很难校准，而且体积庞大，费用昂贵。
因此，在大多数应用领域中，滚珠丝杆并非是一个实际的解决方法。
大多数设备设计人员对以直线电机为基础的混合式步进电机是熟悉的。
该产品有多年的历史了，与其它设备一样它有其自己的长处和局限性。
设计简便、紧凑、无电刷（因此无火花）、惊人的机械优点、设计的实用性以及可靠性是它与生俱来的优点，然而在某些情况下，此直线电机不能用于某些设备，因为在没有日常维护的条件下它是不能保证耐久的。
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。
怎么选择直线电机的型号
怎么选择直线电机的型号
随着直线运动的趋势越来越好，许多高精度和高速的设备使用直线电机，今天带你了解如何选择直线电机。
1、直线电机的推力峰值不应小于计算的推力峰值，连续推力不应小于计算的连续推力，包括20%的余量。
电机推力应大于或等于1.2计算推力。
2、承载能力。
对于铁芯电机，直线导轨应考虑是否有足够的承受电磁吸力的能力和精度等级。
3、光栅尺度的间距和分辨率，最大允许速度=分辨率*采样频率。
4、对于驱动器，峰值电流大于或等于电机峰值电流，连续电流大于或等于电机峰值电流，母线电压Ubus=VMaxKe+IpR。
5、定制定位系统可以提供一个直线电机专家团队，与客户一起定义直线电机定位系统的详细需求。
在此基础上，客户确认解决方案后，即可提供系统解决方案并实施。
提出了大中型移动电话定位系统和常用数值系统软件在电机选型上应采用这种方法，并对电机选型的方法进行了研究，为解决这一问题提供了参考。
6、客户可以组装自己的定位系统。
如果客户想要节省成本和组装能力，他们可以订购标准化的直线电机和定子组件，选择和购买制造
商的控制器和执行器，并组装自己的定位系统。
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直线电机通用技术条件
一、范围
本标准规定了直线电机的术语和定义、型式和基本参数、性能要求、检验方法、标志、包装、运输和贮存。
本标准适用于直线电机的生产、检验、销售等领域。
二、术语和定义
直线电机：一种与旋转电机相对应的直线运动电机，将电能直接转化为直线运动和推力。
行程：直线电机推力在某一工作条件下的最大运动距离。
空载行程速度：直线电机在无负载情况下达到的最大运动速度。
制动距离：直线电机在下电后停止运动的距离。
反向覆合误差：直线电机在在往返运动的过程中，期望位置与实际位置之差。
线圈电阻：直线电机线圈电阻值。
三、型式和基本参数
直线电机的型式和基本参数应符合以下要求：
1.推力：100N~600N。
2.行程：10mm~100mm。
4.制动距离：小于20mm。
5.工作电压：48VDC。
6.电机效率：＞80%。
7.噪声：＜50dB。
8.磁导率：2.0T。
四、性能要求
1.静态推力应符合设计要求，并能在设计行程范围内稳定工作。
2.动态推力应符合设计要求，能满足运动重量要求，同时推力变化不超过3%。
3.空载行程速度应符合设计要求，可在不同工作条件下工作，且稳定性良好。
4.制动距离应符合设计要求，在下电后能够迅速停止运动。
5.线圈电阻和电感值应符合设计要求，具有良好的电学参数。
6.反向覆合误差应符合设计要求，不应超过设计行程范围内的10%。
7.电机噪声应符合国家标准要求，不应超过50dB。
五、检验方法
1.静态推力测试：在不同行程工况下，测量直线电机产生的推力，记录并计算，并确认是否符合设计要求。
六、标志、包装、运输和贮存
直线电机应在电机本体及包装盒上标明产品名称、生产厂商、规格型号、生产日期等信息。
产品应按照国家标准要求标准包装，运输过程中应注意防潮、防震和防护。
产品在贮存过程中应避免长期暴露于阳光下和高温环境中，避免受潮、变形和损坏。
在贮存期间，应每3个月拆包检查，确认无损坏。