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线性马达的特点和应用

时间:   来源: 创威达传动科技   浏览量: 126 次

  一般直线电机在工作时都是旋转的.但由旋转电机驱动的交通工具(如电机车和城市电车等)需要做直线运动,由旋转电机驱动的机器的某些部件也需要做直线运动.这就需要增加一套将旋转运动转化为直线运动的装置.能否直接由直线运动的电机驱动,从而省去这套装备?数十年前,人们就提出了这个问题.现在,它已经制成了直线运动的马达,即直线马达。
 
  线性马达的原理并不复杂.设想将旋转运动的感应马达沿半径的方向剖开,然后展平,这就成了线性感应马达(图).在线性马达中,相当于旋转马达定子的,称为初级;相当于旋转马达转子的,称为次级.初级中通交流,次级在电磁力的作用下沿着初级进行线性运动.此时,初级要做得很长,延伸到运动所需的位置,而次级要做得不长.事实上,线性马达既能做得很长,又能做得很长;既能做得很长;既能做得很长,又能做得很长;
 
  直线电机是一种新型电机,近年来应用越来越广泛。磁悬浮列车由直线电机驱动。
 
  磁悬浮列车是一种全新的列车。一般来说,由于车轮和铁轨之间的摩擦,限制了速度的提高,其最高运行速度不超过300公里。磁悬浮列车用磁力悬浮列车,使列车与导轨脱离接触,减少摩擦,提高速度。列车由直线电机牵引。直线电机的一级固定在地面上,与导轨一起延伸到远处;另一级安装在列车上。初级通过交流,列车沿导轨前进。列车上装有磁体(有些是直线电机的线圈)。当磁体与列车一起移动时,设置在地面的线圈(或金属板)产生感应电流。感应电流的磁场和列车上的磁体(或线圈)之间的电磁力使列车悬浮。悬浮列车的优点是运行平稳,无颠簸,噪音小,所需的牵引力很小。只要几千kw的功率,悬浮列车的速度就可以达到550公里/小。
 
  为了使高品质的列车靠磁力悬浮,需要强磁场,实际上需要用高温超导线圈产生如此强磁场。
 
  除磁悬浮列车外,列车外,还广泛应用于其它方面,如传输系统、电气锤、电磁搅拌器等.在我国,线性马达也逐渐得到推广和应用.线性马达的原理虽然不复杂,但在设计、制造方面有其自身的特点,产品还不如旋转马达成熟,需要进一步研究和改进。
 
  线性马达可视为旋转马达在结构上的一种变形,它可视为旋转马达沿其径向剖开,然后拉平演变而成。近几年来,随着自动控制技术和微型计算机的高速发展,对各种自动控制系统的定位精度提出了更高的要求,在这种情况下,传统的旋转马达加上由转换机构组成的线性运动驱动装置,已远远不能满足现代控制系统的要求,因此,近几年来,世界上许多国家都在研究、开发和应用线性马达,使线性马达的应用越来越广泛。
 
  线性马达与旋转马达相比,主要有以下几个特点:一是结构简单,因为线性马达不需要将旋转运动转化为线性运动的附加装置,使系统本身的结构大大简化,重量和体积大大降低;二是定位精度高,在需要线性运动的地方,线性马达能够实现直接传动,从而能够消除中间环节带来的各种定位误差,因此定位精度高,如采用微机控制,也能大大提高整个系统的定位精度;三是反应速度快,灵敏度高,随动性好。线性马达易于做到其动子用磁悬浮支撑,因而使动子与定子之间始终保持一定的气隙而不接触,从而消除了定、动子之间的接触摩擦阻力,从而大大提高了系统的灵敏度、快速性和随动性;四是工作安全可靠,使用寿命长。线性马达可以实现无接触传递力,机械摩擦损耗几乎为零,因此故障少,维护寿命长,使用寿命长。
 
  直线电机主要用于三个方面:一是用于自动控制系统,这种应用场合较多;二是用作长期连续运行的驱动电机;三是用于需要短时间、短距离提供巨大直线运动能的设备。
 
  高速磁悬浮列车磁悬浮列车是直线电机实际应用中最典型的例子。目前,美国、英国、日本、法国、德国和加拿大正在开发直线悬浮列车,其中日本进展最快。
 
  直线电机驱动的电梯是世界上第一台由直线电机驱动的电梯,于1990年4月安装在日本东京都关岛区万世大楼。电梯载重600公斤,速度105m/min,升降高度22.9m。由直线电机驱动的电梯没有牵引机组,建筑物顶部的机房可以省略。如果建筑物的高度增加到1000米左右,就必须使用无钢丝绳电梯。这种电梯由高温超导技术的直线电机驱动,线圈安装在井道中,轿厢安装高性能永磁材料,就像磁悬浮列车一样,采用无线电波或光控技术控制。
 
  当超高速电机旋转超过一定极限时,使用滚动轴承的电机会烧结损坏。为此,近年来,国外开发了一种直线悬浮电机(电磁轴承),利用悬浮技术将电机的动子悬浮在空中,消除了动子与定子之间的机械接触和摩擦阻力,其转速可达25000~100000r/分钟以上,因此广泛应用于高速电机和高速主轴部件。例如,日本安川公司新开发的多工序自动数控车床5轴可控电磁高速主轴采用两个经向电磁轴承和一个轴向推力电磁轴承,可以在任何方向承受机床的负荷。在轴的中间,除了配备高速电机外,还配备了适合多工序自动数控车床的工具自动交换机构。

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