8-5　直线电动机(课件）- 高二《电机与变压器（第六版）》同步教学（劳动版）

直线电动机是利用电能直接产生直线运动的电动机。直线电动机的种类繁多，按结构可分为扁平形、圆盘形和圆筒形等，按工作原理可分为交流直线感应电动机、交流直线同步电动机、直线直流电动机、直线步进（脉冲）电动机和混合式直线电动机等。 §8-5　直线电动机 一、直线电动机的基本结构 1. 扁平形直线电动机的结构 扁平形直线电动机是一种扁平的矩形结构。 从三相异步电动机到直线电动机的演变 2. 圆盘形直线电动机的结构 圆盘形直线电动机是把次级做成一片圆盘，其材料可以是铜或铝，圆盘固定在转轴上。将初级放在次级圆盘靠近外缘的平面上，可以分布在圆盘两面，也可以是在圆盘某一面。圆盘形直线电动机的结构示意如图所示。 圆盘形直线电动机的结构示意 3. 圆筒形直线电动机的结构 圆筒形直线电动机的外形是圆柱形，其演变过程如图所示。 　圆筒形直线电动机的结构示意 a）旋转感应电动机　b）扁平形直线电动机　c）圆筒形直线电动机 二、扁平形直线电动机的工作原理 在结构上，扁平形直线电动机是从旋转电机演变而来的，其工作原理也与旋转电机相似。 行波磁场的移动速度与旋转磁场在定子内圆表面上的线速度 v1是一样的，如图所示。 扁平形直线电动机的工作原理 三、直线电动机传动的特点及应用 1. 直线电动机传动的特点 （1）省去了把旋转运动转换为直线运动的中间转换机构，节约了成本，缩小了体积。 （2）不存在中间传动机构的惯量和阻力的影响，直线电动机直接传动的反应速度快，灵敏度高，随动性好，准确度高。 （3）直线电动机容易密封，不怕污染，适应性强，可在有毒气体、核辐射和液态物质中使用。 （4）直线电动机散热条件好，温升低，因此，线负荷和电流密度可以取得较高，以提高电动机的容量定额。 （5）装配灵活性大，往往可以将电动机与其他机件合成一体。 （6）某些特殊结构的直线电动机也存在一些缺点，如大气隙导致功率因数和效率降低，存在单边磁拉力等。 2. 直线电动机的应用 直线电动机在工业自动化、机械制造、交通运输、军事、医疗、家电和生活设施等方面应用越来越广泛。在交通运输业中，直线电动机被应用到磁悬浮列车中。在工业领域中，直线电动机被应用到生产输送线、精密的仪器设备以及各种横向或垂直运动的一些机械设备中，如计算机的磁头驱动装置、照相机的快门、自动绘图仪、医疗 仪器、航天航空仪器等。除此之外，直线电动机还被应用到日常生活中，如利用直线电动机来驱动的电动门。 超声波电动机是一种驱动装置，与工作原理基于电磁感应定律和左手定则的传统电动机不同，它是非电磁性电动机。超声波电动机利用压电材料的逆压电效应，在超声频率电脉冲的激励下，压电晶体产生超声频率振动，通过电动机定子与转子之间的摩擦传动产生转矩，实现电能与机械能的转换。由于激励的电脉冲频率大于 20kHz，超过了声波频率，所以称为超声波电动机。 §8-6　超声波电动机 一、超声波电动机的基本结构 超声波电动机由压电晶体、金属弹性体和转子三个基本部分组成，还有转轴、机壳、轴承等部件，如图所示，压电晶体和金属弹性体黏结组合在一起，构成压电振子，作为电动机的定子。转子由金属和金属表面涂覆的一层特殊耐摩擦材料构成。利用压力弹簧的压力将定子和转子压紧在一起。 超声波电动机的基本结构 二、超声波电动机的工作原理 超声波电动机的工作原理基于压电晶体的逆压电效应。将压电晶体放置在外电场中，由于压电晶体极化方向上的电场作用，会使压电晶体发生形变，形变的大小与外电场的强弱成正比，外电场撤除后，压电晶体的形变也会消失。这种由于外电场作用而使压电晶体发生形变的现象称为逆压电效应。 超声波电动机的工作原理示意如图所示。 超声波电动机的工作原理示意 三、超声波电动机的特点及其应用 1. 超声波电动机的特点 （1）低速、大转矩　 （2）体积小、质量轻　 （3）反应速度快、控制性能好 （4）无电磁干扰　 （5）停止时具有保持力矩　 （6）形式灵活，设计自由度大 2. 超声波电动机的应用 （1）光学仪器　 （2）汽车　 （3）航空航天　 $