第四章-第五节：直线电动机 （课件）-《电机与电气控制技术》同步教学（ 高等教育出版社）

第四章 特殊电机 第五节：直线电动机 目 录 目录 Content 仪用互感器 直线电动机的工作原理 01 直线电动机的结构 02 直线电动机的特点 03 直线电动机的应用 04 直线电动机 案例4： 磁悬浮列车： 采用磁力悬浮车体，应用直线电动机驱动技术，使列车在轨道上浮起滑行。 一、直线电动机工作原理 通入对称正弦交流电时，产生气隙磁场。分布情况与旋转电动机相似，但它不是旋转而是沿着直线平移，因此称为行波磁场。 磁场和电流相互作 用，产生电磁力 行波磁场切割二次侧 导条，将在导条中产 生感应电动势和电流 如果一次侧固定不动，则二次侧 在这个电磁力的作用下，顺着行 波磁场的移动方向作直线运动。 一、直线电动机工作原理 行波磁场移动速度 一、直线电动机工作原理 转差率s： 0<s<1 二次侧的移动速度： 改变电源频率 改变极距 改变二次侧移动的速度： 改变一次侧绕组中通电相序 改变二次侧移动的方向： 一、直线电动机工作原理 改变绕组中直流电流的大小和方向，即可改变电磁力的大小和方向。 移动绕组中通入直流电流时，便产生电磁力 永磁式直线直流电动机 一、直线电动机工作原理 电磁式直线直流电动机 电磁式动圈型直线 直流电动机结构示意图 励磁绕组通电后产生磁通与移动绕组的通电导体相互作用产生电磁力，克服滑轨上的静摩擦力，移动绕组便作直线运动。 一、直线电动机工作原理 三磁极式直线直流电动机 径向气隙磁场与通电的电枢绕组相互作用产生轴向电磁力，推动磁极作直线运动 电流只在电枢绕组的工作段流过 一、直线电动机工作原理 分类 ： 直线感应电动机 直线直流电动机 1.主要类型和基本结构 （1）扁平型 直线感应电动机演变过程 二、 直线电动机的结构 短一次侧 长一次侧 为了保证在所需的行程范围内，一次侧和二次侧之间的电磁耦合始终不变，实际应用时，必须把一次侧和二次侧制造成不同长度 单边型：一次侧和二次侧之间存在着较大的法向吸力 二、 直线电动机的结构 双边型：二次侧的两边都装上一次侧，法向吸力就可以互相抵消 铁心：硅钢片 绕组：单相、两相、 三相或者多相 栅型结构 ：尤如旋转电动机的笼形结构。 实心结构：整块均匀的金属材料，它又分成非磁性二次侧和钢二次侧 二、 直线电动机的结构 （2）圆筒型（管型） 圆筒型直线感应 电动机的形成 电机还可以做成既有旋转运动又有直线运动的旋转直线电动机，旋转直线的运动体既可以是一次侧，也可以是二次侧。 二、 直线电动机的结构 （3）圆盘型 圆盘型直线 感应电动机 二次侧做成扁平的圆盘形状并能够绕经过圆心的轴自由转动。 使圆盘受切向力作旋转运动。 二、 直线电动机的结构 （1）力矩与旋转速度可以通过多台一次侧组合的方式或通过一次侧在圆盘上的径向位置来调节。 （2）无需通过齿轮减速箱就能得到较低的速度，因而电动机的振动和噪声很小。 与普通旋转电动机相比的优点： 二、 直线电动机的结构 电磁式 永磁式 分类： 多用于驱动功率较小的场合 多用于驱动功率较大的场合 （一）永磁式直线直流电动机 动铁型 动圈型 分类： 实际中用得较多 二、 直线电动机的结构 三、直线电动机的特点 直线电动机与旋转电动机相比，主要有如下几个优点： 1.结构简单 由于直线电动机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，因而使得系统本身的结构大为简化，重量和体积大大降低，运动惯量减少，同时也提高了可靠性，节约了成本，使制造和维护更加简便。 2.定位精度高 在需要直线运动的地方，直线电动机可以实现直接传动，因而可以消除中间环节所带来的各种定位误差，故定位精度高，如果采用微机控制，还可以大大地提高整个系统的定位精度。 3.反应速度快、灵敏度高、随动性好 直线电动机容易做到其次级用磁悬浮支撑，因而使得次级和初级之间始终保持一定的气隙而不接触，这就消除了次级、初级间的接触摩擦阻力，这样，传动零部件没有磨损，可大大减小机械损耗和噪声，从而大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性。直线电动机特别适合高速直线运动场合，如轨道交通运输中的直线电动机车和高速磁悬浮列车。 4.工作安全可靠、寿命长 直线电动机可以实现无接触传递力，机械摩擦损耗几乎为零，所以故障少，免维修，因而工作安全可靠、寿命长。 5.适应性强 直线电动机运行时，它的零部件和传动装置不像旋转电机那样会受到离心力的作用，因而它的速度不用加以限制。直线电动机的初级铁芯可以用环氧树脂封成整体，具有较好的防腐、防潮性能，便于在潮湿、有粉尘和有害气体的环境中使用，而且可以设计成多种结构形式，满足不同情况的需要。 四、直线电动机的应用 直线电动机主要用于要求机械作直线运动的场合，如工业自动控制装置中的执行元件、自动生产线上的传送带、机