直線電機(jī)基本概念
直線電機(jī)可以看作旋轉(zhuǎn)電機(jī)結(jié)構(gòu)上的一種演變,它可以看作將一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿徑向剖開(kāi),然后將電機(jī)的圓周展開(kāi)成直線。直線電機(jī)可分為:交流直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(LIM),交流直線同步電動(dòng)機(jī)(LSM)、直流直線電動(dòng)機(jī)(LDM)、直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(LPM)、混合式直線電動(dòng)機(jī)(LHM)、微特直線電動(dòng)機(jī)。其中交流直線同步電動(dòng)機(jī)又分電磁式(EM)、永磁式(PM)、可變電阻(VR)、混合式(HB)、超導(dǎo)體(SC);直線直流電動(dòng)機(jī)分為電磁式、永磁式、無(wú)刷;直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分為可變電阻型和永磁型。
同步直線電動(dòng)機(jī)的原理:直線同步電動(dòng)機(jī)與直線異步電動(dòng)機(jī)一樣也是由旋轉(zhuǎn)電機(jī)演化來(lái)的,其工作原理與旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣。直線同步電動(dòng)機(jī)的磁極一般有直流勵(lì)磁繞組勵(lì)磁,或有永磁體勵(lì)磁。在定子繞組產(chǎn)生的氣隙行波磁場(chǎng)與磁極磁場(chǎng)的共同作用下,氣隙磁場(chǎng)對(duì)磁極動(dòng)子產(chǎn)生電磁推力。在這個(gè)電磁推力的作用下,如果初級(jí)是固定不動(dòng) 的 ,那么次級(jí)就沿著行波磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)方向做直線運(yùn)動(dòng)。磁極運(yùn)動(dòng)的速度v就與行波磁場(chǎng)的移動(dòng)速度一致,且v=2f t單位(m/s),t為極距。
同步直線電機(jī)與異步直線電機(jī)在性能、使用范疇上有何區(qū)別:直線異步電動(dòng)機(jī)具有 :成本低,相同容量的異步電動(dòng)機(jī)的體積是同容量的同步電動(dòng)機(jī)的6倍左右,常用變頻器做速度控制,用于精度要求不是很高的場(chǎng)合。直線同步電動(dòng)機(jī)具有更大的驅(qū)動(dòng)力,其控制性能,位置精度更好,體積小,重量輕,且具有發(fā)電制動(dòng)功能。永磁直線同步電動(dòng)機(jī)可應(yīng)用于各種精密加工設(shè)備上。但是成本相對(duì)較高。永磁體性能的提高和價(jià)格的下降,以及由永磁取代繞線式轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁繞組所帶來(lái)的一系列優(yōu)點(diǎn):如轉(zhuǎn)子無(wú)發(fā)熱問(wèn)題、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、具有較高的運(yùn)行效率和較高的運(yùn)行速度等等。
動(dòng)圈式直線電機(jī)與動(dòng)磁式直線電機(jī):永磁直線電動(dòng)機(jī)可以做成動(dòng)磁型,也可以做成動(dòng)圈型。只要使永磁體產(chǎn)生的磁通由繞組通入直流電勵(lì)磁產(chǎn)生,任何一種永磁式直線電動(dòng)機(jī)都可以改為電磁式(動(dòng)磁)直線電動(dòng)機(jī)。動(dòng)圈型結(jié)構(gòu)具有體積小,成本低和效率高 等優(yōu)點(diǎn)。用于計(jì)算機(jī)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的音圈電機(jī)(VCM)就是一種動(dòng)圈型永磁直線直流電動(dòng)機(jī)。動(dòng)磁式直線電機(jī)沒(méi)有線圈端部,電樞繞組得到完全利用;氣隙均勻,消除電樞和磁極間的吸力。動(dòng)圈式直線電機(jī)的動(dòng)子慣量小,響應(yīng)快;由于有導(dǎo)線連結(jié),行程一般較小。 動(dòng)磁式與上述剛好相反。
圓筒型直線電機(jī)和平板型直線電機(jī)的本質(zhì)區(qū)別:直線電機(jī)是從普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)演變來(lái)的,如果將普通旋轉(zhuǎn)電機(jī)的圓筒型定子,轉(zhuǎn)子剖開(kāi)拉直,就成了平板型結(jié)構(gòu)的直線電機(jī),如果再把這種扁平的初級(jí),次級(jí)卷繞在一根與磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)方向平行的軸上,即可得到一種與平板型直線電機(jī)完全不同的圓筒型直線電機(jī)。圓筒型直線電機(jī)的工作原理與直線電機(jī)的原理相似,當(dāng)在初級(jí)繞組通入交流電源時(shí),便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場(chǎng),次級(jí)在行波磁場(chǎng)切割下,將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流,該電流與氣隙中的磁場(chǎng)相互作用就產(chǎn)生電磁推力。如果初級(jí)固定,則次級(jí)在推力的作用下做直線運(yùn)動(dòng)。反之,則初級(jí)作直線運(yùn)動(dòng)。它把電能直接轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能而無(wú)中間變換裝置。圓筒型直線電機(jī)也可分為同步式和感應(yīng)式兩類(也有步進(jìn)式)。
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