内容提要
• • • • 概述 基本结构 工作原理 分类
直线电动机与普通旋转电动机都是实现能量转换 的机械，普通旋转电动机将电能转换成旋转运动的机械 能，直线电动机将电能转换成直线运动的机械能。直线 电动机应用于要求直线运动的某些场合时，可以简化中 间传动机构，使运动系统的响应速度、稳定性、精度得 以提高。直线电动机在工业、交通运输等行业中的应用 日益广泛。 直线电动机可以由直流、同步、异步、步进等旋转 电动机演变而成，由异步电动机演变而成的直线异步电 动机使用最多。这里，我们只就直线异步电动机的结构 和工作原理做一些简单的介绍。
2. 直线感应电动机的基本原理
行波磁场
在初级的多相绕组中通入多相电流后，也会产生一个气隙 基波磁场，但是这个磁场的磁通密度波B 是直线移动的， 故称为行波磁场。
如电机极距为，电源频率为f，磁场移动速度为
vs 2 f
次级速度为v ， 则滑差率为
s
vs v vs
次级移动速度
v (1 s ) v s 来自2 f (1 s )嵌置铜环或铝环的圆筒式次级
3. 气隙 直线电机的气隙相对于旋转电机的气隙要大得多，主 要是为了保证在长距离运动中，初级与次级之间不致 摩擦。 复合次级和铜(铝)次级：因为铜或铝均属非磁性材 料，其导磁性能和空气相同，故： 电磁气隙=机械气隙(单纯的空气隙)+ 铜板或铝板厚度
直线感应电动机的缺点：气隙大，功率因数低
4.2.2 直线感应电动机的结构特点 1. 初级 直线电机的初级相当于旋转电机的定子。初级铁心 也是由硅钢片叠成的，—面开有槽，三相(或单相) 绕组嵌置于槽内。 2)圆筒式初级:一般由用
1)扁平式初级结构
硅钢加工成具有凹槽的 圆环组成，装配时四周 用螺栓拉紧。
2. 次级 1）扁平型直线电机 栅型次级：一般是在钢板上 开槽，在槽中嵌入铜条(或 铸铝)，然后用铜带在两端 短接而成。 钢次级或磁性次级：钢既起导磁作用，又起导电作用. 由于钢的电阻率较大，故钢次级直线电机的电磁性能 较差，且法向吸力也大(约为推力的10倍左右)。
直线电动机传动的特点 (4) 直线电机散热条件好，温升低，因此线负荷和 电流密度可以取得较高，可提高电机的容量定额。 (5) 装配灵活性大，往往可以将电机与其他机件合 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 力等等。
8.1.1 直线电机的结构
复合次级：钢板上复合一层铜板(或铝板)。 铜(铝)次级或非磁性次级:用于双边型直线电机中
2）圆筒型直线电机 圆筒式直线电机，次级一般是厚壁钢管，为了提 高单位体积所产生的起动推力，可以在钢管外圆 覆盖一层1~2mm厚的铜管或铝管，成为复合次级， 或者在钢管上嵌置铜环或浇铸铝环，成为类似于 笼型的次级。
8.1.2 基本工作原理
我们知道，在普通鼠笼转子三相异步电动机 的定子绕组中通入三相对称电流时，会在气隙中 产生转速为n1的旋转磁场，转子导条切割旋转磁 场而在其闭合回路中生成电流，带电的转子在磁 场作用下产生电磁转矩，使转子沿旋转磁场的转 向以转速n旋转。改变三相电流的相序时，可以 使旋转磁场及转子的旋转方向改变。 在直线异步电动机初级的三相绕组中通入三 相对称电流时，其在气隙中产生的磁场也是运动 的，只是沿直线方向移动，称之为移行磁场或行 波磁场。滑子也会因此而沿移行磁场运动的方向 移动，移行磁场及滑子的移动方向也由三相电流 的相序决定。
3. 永磁式直线直流电动机
动铁型
动圈型
线圈绕在一个软铁框架上， 软铁架两端装有极性同向放 置的两块永磁体，通电线圈 线圈的长度要包括整个行程 可在滑道上作直线运动
8.1.3 直线电机的分类
• 1.结构形式的分类 • 2.功能用途的分类 • 3.工作原理的分类
直线异步电动机有平板形、管 形等结构型式。平板形直线异步电 动机可以看做将普通鼠笼转子三相 异步电动机沿径向剖开后展平而成， 如图所示。对应于旋转电动机定子 的一边嵌有三相绕组，称为初级； 对应于旋转电动机转子的一边称为 次级或滑子。实际平板形直线异步 电动机初级长度和滑子长度并不相 等，通常是滑子较长。为了抵消初 级磁场对滑子的单边磁吸力，平板 形直线异步电动机通常采用双边结 构，即有两个初级将滑子夹在中间 的结构形式。 初级铁心由硅钢片叠成，其表 面的槽中嵌有三相绕组（有些是单 相或两相绕组），滑子由整块钢板 或铜板制成片状，其中也有嵌入导
平板形直线 电动机结构、原理图
从旋转电动机到直线电机的演化
旋转电动机的定子和转子分 别对应直线电动机的初级和 次级
单边型直线电动机
短 初 级
短 次 级
双边型直线电动机
短 次 级
短 初 级
圆筒式结构
从旋转电动机到圆筒式直线电动机的演化
圆弧式直线电动机
圆盘式直线电动机
永磁同步式直线电机演变过程
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。 由于电机本身结构简单，又可做到无接触运行，因 此容易密封，可在有毒气体、核辐射和液态物质中 使用。