什么是直线电机？它是怎样工作的？

今天这篇文章，我们来介绍下直线电机(Linear Motor)。

直线电机，也称为线性电机，顾名思义，它是一种能产生直线运动的电机。直线电机把电能转换成直线运动的机械能，不需要任何中间传动转换装置，因此比旋转电机经过转换装置形成的直线运动效率更高。下面这张图是LinMot的直线电机外观图：

直线电机与旋转电机的工作原理相同，都是依靠电磁力而动作的。在结构上，直线电机可以看作是旋转电机从中间切开并拉伸成直线而形成：直线电机中将定子称为初级(Primary)，将转子称为次级(Secondary)。只不过是换了个名称，在我看来还没有定子和转子形象。直线电机与旋转电机的的机构示意图如下图所示：

根据电源类型的不同，直线电机分为直流直线电机和交流直线电机；根据有无铁芯分为铁芯直线电机和无铁芯直线电机。铁芯直线电机采用特殊的电磁设计，将线圈缠绕在硅钢板(铁叠片)上，通过单面磁路最大限度提高动力，可提供最大额定推力。这种电机推力大，电机Km常数高、热损低、齿槽力小，是传动大重量物品的理想之选，可在机加工与处理过程中保持刚性。

铁芯直线电机的结构如下图所示：

无铁芯直线电机没有铁芯或插槽，因此其齿槽效应为零，重量轻。该类电机适合于需要非常小的轴承摩擦力、对较轻负载具有高加速度，以及在超低速度条件下依然可确保最高恒速的应用。模块化设计磁路由两排磁轨道构成，可最大限度提高产生的推力，以及为磁路提供磁通回路，其结构如下图所示：

在实际应用中，直线电机要配合直线电机驱动器使用，构成一种伺服驱动系统。当然，为了构成闭环，有的直线电机还具有一种称为光栅尺的结构。光栅尺可以在电机运行过程中发出高速脉冲，类似编码器，用于电机的定位。

好了，关于直线电机就先介绍到这里，感兴趣的小伙伴可以留言我们再进行深入探讨。

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直线电机的结构、原理、特点及应用市场分析！

近年来随着我国在生产工业上的不断发展，其加工质量和生产定位的精确度也有了相应的提高，这就导致了直线电机在其生产产业应用中的地位，通过将电能转化成直线运动机械的原理，从而实现直线电机的“零传动”关键控制技术。同时大大的提高了生产产品的质量及工作效率，为了顺应新时期的市场竞争，现代直线电机控制技术已经在我国各大生产领域中广泛应用，并获得了业界的一致好评。

进入新时期以来，我国在各生产业技术方面也投入了大量的精力和物力，采用先进的科学技术，利用直线电机对电能的直接转换，打破了传统的中间传动机构，同时也有效的降低了电力系统的损坏几率，为现代直线电机指引了发展方向，实现关键控制技术的信息化管理，进一步提升直线电机在各生产领域中的重要性。

直线电机的结构

直线电机的结构可以看作是将一台旋转电机沿径向剖开，并将电机的圆周展开成直线而形成的。其中定子相当于直线电机的初级，转子相当于直线电机的次级，当初级通入电流后，在初级和次级之间的气隙中产生行波磁场，在行波磁场与次级永磁体的作用下产生驱动力，从而实现运动部件的直线运动。

直线电机工作原理

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。初级做得很长，延伸到运动 所需要达到的位置，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。通入交流电后在定子中产生的磁通，根据楞次定律，在动体的金属板上感应出涡流。设引起涡流的感应电压为E，金属板上有电感L和电阻R，涡流电流和磁通密度将按费来明法则产生连续的推力F。

此外，直线电机的类型复杂，结构方式也较为多样化，可分为扁平型结构、圆筒型结构和弧形结构等，应用范围最广的就属扁平型结构电机，其结构方式又可分成单边型结构和双边型结构，可以有效的增强电机法向力，提升电机速度，同时也对电机的结构和安装带来一定的影响。

直线电机的特点

1. 高速响应。由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的，如丝杠等机械传动件，使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。

2. 定位精度高。直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构引起的传动误差减少了插补时因传动系统滞后带来跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。

3. 传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时提高了其传动刚度。

4. 速度快、加减速过程短。

5. 行程长度不受限制。在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。

6. 动安静、噪音低。由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。

7. 效率高。由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗。

直线电机的应用

直线电机主要应用于三个方面：

1.应用于自动控制系统，这类应用场合比较多；

2.作为长期连续运行的驱动电机；

3.应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。

U槽无刷直线电机可以直接驱动，无需将转动转为线性运动，机械结构简单可靠。电机运行超平稳，无齿槽效应，动态响应速度极快，惯量小，加速度可达20G，速度达到10-30m/s，低速1µm/s时运动平滑，刚性高，结构紧凑，可选配直线编码器做高精度位置控制，其位置精度取决于所选编码器。

定子轨道可以按需要连接，因而理论上电机长度不限。电机动子与定子不接触运动，没有采用普通丝杆滚珠和皮带等传动的磨损、卡死、背隙问题，因此我们的直线电机可以达到免维护长期工作。

此类直线电机特别适用于：机器人、致动器、直线平台、光学光纤排列定位、精密机床、半导体制造、视觉系统、电子元件接插、工厂自动化等对运动系统的速度和精度同时要求较高的应用场合。

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