直线电机在机床上的应用有哪些

一、直线电机在机床上的应用有哪些

一般电动机工作时都是转动的．但是用旋转的电机驱动的交通工具（比如电动机车和城市中的电车等）需要做直线运动，用旋转的电机驱动的机器的一些部件也要做直线运动．这就需要增加把旋转运动变为直线运动的一套装置．能不能直接运用直线运动的电机来驱动，从而省去这套装呢？几十年前人们就提出了这个问题．现在已制成了直线运动的电动机，即直线电机．此主题相关图片如下直线电机的原理并不复杂．设想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，这就成了一台直线感应电动机（图）．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．初级中通以交流，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动．这时初级要做得很长，延伸到运动所需要达到的位置，而次级则不需要那么长．实际上，直线电机既可以把初级做得很长，也可以把次级做得很长；既可以初级固定、次级移动，也可以次级固定、初级移动．直线电机是一种新型电机，近年来应用日益广泛．磁悬浮列车就是用直线电机来驱动的．磁悬浮列车是一种全新的列车．一般的列车，由于车轮和铁轨之间存在摩擦，限制了速度的提高，它所能达到的最高运行速度不超过300km/n．磁悬浮列车是将列车用磁力悬浮起来，使列车与导轨脱离接触，以减小摩擦，提高车速。列车由直线电机牵引．直线电机的一个级固定于地面，跟导轨一起延伸到远处；另一个级安装在列车上．初级通以交流，列车就沿导轨前进．列车上装有磁体（有的就是兼用直线电机的线圈），磁体随列车运动时，使设在地面上的线圈（或金属板）中产生感应电流，感应电流的磁场和列车上的磁体（或线圈）之间的电磁力把列车悬浮起来．悬浮列车的优点是运行平稳，没有颠簸，噪声小，所需的牵引力很小，只要几千kw的功率就能使悬浮列车的速度达到550km／h．悬浮列车减速的时候，磁场的变化减小，感应电流也减小，磁场减弱，造成悬浮力下降．悬浮列车也配备了车轮装置，它的车轮像飞机一样，在行进时能及时收入列车，停靠时可以放下来，支持列车．要使质量巨大的列车靠磁力悬浮起来，需要很强的磁场，实用中需要用高温超导线圈产生这样强大的磁场．直线电机除了用于磁悬浮列车外，还广泛地用于其他方面，例如用于传送系统、电气锤、电磁搅拌器等．在我国，直线电机也逐步得到推广和应用．直线电机的原理虽不复杂，但在设计、制造方面有它自己的特点，产品尚不如旋转电机那样成熟，有待进一步研究和改进．

二、直线电机的工作原理及应用

1. 原理：直线电机的工作原理基于电磁感应定律。当在定子（静止部分）上放置一个环绕定子的导体（称为“动子”或“线圈”）时，电流通过动子和定子之间的空气隙。在这种情况下，电流产生的磁场与动子的磁场相互作用，使动子受到一个力，这个力使动子沿直线移动。

2. 构造：直线电机通常由以下几部分组成：

  a. 定子：定子通常由导轨和支撑结构组成。导轨可以是钢、铝合金或其他高导磁性材料制成，以保证电机在各种负载条件下的运动稳定性。支撑结构则用于支撑定子的结构重量和承受动子施加的力。

  b. 动子：动子是直线电机的运动部分，由线圈、磁铁、永磁材料等组成。线圈和磁铁之间的相互作用使得动子产生直线运动。

  c. 滑差板：滑差板是一种特殊的导轨，用于引导动子沿直线运动。滑差板的表面涂有特殊的导磁材料，使得动子在其上的运动受到良好的导向。

  d. 控制系统：控制系统包括驱动器、控制器和传感器。驱动器接收来自控制器的信号，控制电流的通断，从而使动子产生所需的运动。控制器负责处理信号并计算电机的速度、位置等参数。传感器用于监测动子的位置和速度，以确保系统的精确控制。

三、直线电机应用实例

学缝纽走直线是很容易的，要多练就能熟能生巧，电动缝纫机主要是脚踩和手势，脚踩缝细机要练到想停就能停下，要走几针脚能控制。

上面手势是右手拿布料，左手压在料面上看好布料缝纽边和压脚的距离，这样的手势就能缝好直边。

四、直线电机工作视频

直线电机的优点

1、结构简单，直线电机不需要经过中间转换机构而直接产生直线运动，使结构大大简化2、高加速度，这是直线电机驱动，相比其他丝杠、同步带和齿轮齿条驱动的一个显著优势

3、适合高速直线运动，因为不存在离心力的约束，普通材料亦可以达到较高的速度

4、初级绕组利用率高，在管型直线感应电机中，初级绕组是饼式的，没有端部绕组，因而绕组利用率高

5、无横向边缘效应

6、容易克服单边磁拉力问题，基本不存在单边磁拉力的问题

7、易于调节和控制，通过调节电压或频率，或更换次级材料，可以得到不同的速度、电磁推力，适用于低速往复运行场合

8、适应性强，直线电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、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，满足不同场所的需要

直线电机的缺点

1、效率和功率因数较低

2、起动推力易受到电压波动的影响

3、运行速度范围受到电机极距的限制

4、馈电比较复杂

5、散热较困难

五、直线电机 应用

直线电动机的特点在于直接产生直线运动，与间接产生直线运动的“旋转电动机，滚动丝杠”相比，其优点是 (1)没有机械接触，传动力是在气隙中产生的，除了直线电机导轨以外没有任何其它的摩擦： (2)结构简单，体积小，通过以最少的零部件数量来实现我们的直线驱动，而且这仅仅是只存在一个运动的部件： (3)运行的行程在理论上是不受任何限制的，而且其性能不会因为其行程的大小改变而受到影响： (4)其运转可以提供很宽的转速运行范围，其涵盖包括从每秒几微米到数米，特别是在高速状态下是其一个突出的优点： (5)加速度很大，最大可达10g： (6)运动平稳，这是因为除了起支撑作用的直线导轨或气浮轴承外，没有其它机械连接或转换装置的缘故： (7)精度和重复精度高，因为消除了影响精度的中间环节，系统的精度取决于位置检测元件，有合适的反馈装置可达亚微米级： (8)维护简单，由于部件少，运动时无机械接触，从而大大降低了零部件的磨损，只需很少甚至无需维护，使用寿命更长。

六、直线电机在数控机床中的应用

直线步进电机，可以直接标准步进驱动器来控制，如用EZM322可以驱动20/28/35/39/42等规格的直线步进电机；EZM552可以驱动57/60等规格的直线步进电机；EZM872可以驱动86等规格的直线步进电机。在实际应用中需要根据应用脉冲当量选择合适的细分值。

七、直线电机的原理与应用

原理：当初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。

如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动；反之，则初级做直线运动。直线电机的驱动控制技术一个直线电机应用系统不仅要有性能良好的直线电机，还必须具有能在安全可靠的条件下实现技术与经济要求的控制系统。

随着自动控制技术与微计算机技术的发展，直线电机的控制方法越来越多。