直线感应电动机有哪几种结构形式

一、直线感应电动机有哪几种结构形式

说起直线电机，英文是linear servo motor。说起来，在我们现在常见的马达，都是旋转电机。

电机的发展史，从电机的发展历史，来说电机的各类功能应用和优势。

从电磁感应的开始，电动机的发展就没有停止过。

全球第一台严格意义上面的电机是俄罗斯科学家发明Moritz Hermann Jacobi发明第一台可实用的整流电机。

从这开始之后的百年，电动机一直都是围绕感应式电机在发展，并且最终不断发展形成我们现在看到的绕线定子，卷绕型或鼠笼型电机。

后期在直流电机与交流电机的各类应用领域，逐步发展成为了极大方向。

1、直流无刷电机，空心杯电机。

2、交流步进电机，伺服电机，直线电机，以及目前在工业领域研发的U型电机。

在所有的电机发展历程中，我们基本能够看到这样一个趋势：

扭矩不断增大，精度控制不断增加。

这里要详细说一下这两个特性。我们常说的电机扭矩，反馈出来的就是电机的力有多大？

比如说，玩具赛车的扭矩，可能只有0.2N/m,大型的电动汽车的扭矩可以达到250N/m—900N/m，反馈出来的就是电力输出的力很大。

比较常见的重型电动机应用场景，例如：破碎机，港机起重机，石油抽油机等等。以及超大型机床等等。大型的扭矩都达到10多万N/M.同样的价格也极其昂贵。

新能源汽车电机结构

精度控制，是对新场景应用的必然要求。

电机的精度控制，很多大众朋友接触的不多。在工业领域极为常见。例如我们需要起重机提升一个货柜10米高，那么就涉及到最简单的精度控制。

当今，比较常见的使用电机，进行精度控制的场景，是工业领域的传送带。

那么旋转电机是怎么进行精度控制的？

通过在电机后端，链接电机的转子的编码器，通过旋变形式的编码器，或者光电形式的编码器实现转的角度测量。

用最通俗的话说，如果电机转动1°，对应的编码器就可以记录下来一次，那么换算出来，就可以得到直线的距离。

马上就说道直线电机了，别急！

这种携带编码器控制的伺服电机，成本势必增高了。更主要的是这种旋转电机的编码器，目前比较好的分辨等级达到23位，也就是说这种以弧度进行精度区分的编码器，是有精度的局限性的。那么有没有办法在一些特殊的领域，需要精度控制比较高，并且主要进行直线运动的领域，使用直线运动的电机？

答案肯定是可以的，如今应用直线电机，主要的优势就在于其更高的精度，可达到μm级别。这种直线电机在激光加工机床具有极好的应用价值。

1、直线电机的原理：

行业内，把直线电机也叫做“直驱”，所以你如果看到直驱，那就是在描述直线电机和DD马达两种产品。记住啊，行业内的直驱是包含DD马达的。

直线电机的原理并不复杂．你可以理解为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，这就是一台直线电机。

如果同旋转的电机进行对应去理解，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，初级中通过交流电，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。

从电磁感应的角度来分析：上图的两种平板的直线电机，（a）一种为扁平式直线电机，（b）为双扁平式的直线电机。

我们以（b）中的情况来说明电磁力的变化，初级是上下两侧，永磁体提供完整的电磁回路。在次级线圈中的导线恰好能够切割电磁感性线，产生安培力，根据左手定则，我们能够看到次级会向左，或者向右运动。

2、直线电机的种类：

1、扁平式电机

2、DD马达（直驱电机）

这种直驱形式的DD马达，可以提供较大的力矩。

3、音圈电机

音圈电机在原理上面，同直线电机相同，可以简单的理解为是线圈匝数较少的直线电机。

3、直线电机的主要玩家

目前中国市场更主要的直线电机玩家，并不多，主要集中在华南。

国内直驱伺服领域，驱动方面做的最好的是高创，在直线电机市场雅科贝思的市场规模最大。目前直驱市场，主要的玩家是自身设备比较长使用企业。例如大族激光等等。

4、直线电机主要应用的场景

主要使用领域包括：激光设备，3C非标设备例如检测，贴合等等。还包括对洁净度要求比较高的医药领域。

5、直线电机市场规模

根据行业内权威机构调研，直驱市场总体规模大约20亿。目前仍然是属于起步阶段。

二、直线感应电动机与旋转感应电动机的主要差别是什么

交流感应电动机的工作原理

1.定子产生的旋转磁场具有同步速度n1和转子绕组的相对速度。 转子绕组切断磁感应线以产生感应电动势,从而在转子绕组中产生感应电流。 转子绕组中的感应电流与磁场相互作用以产生电磁转矩,从而使转子旋转。随着转子速度逐渐接近同步速度,感应电流逐渐减小,并且产生的电磁转矩也相应减小。当异步电动机在电动机状态下工作时,转子速度小于同步速度。为了描述转子速度n和同步速度n1之间的差异,引入了转差率。

2.感应电机是运用了法国物理学家阿拉戈发现的阿拉戈圆盘原理的电机。首先,将铝圆盘对着粘贴有一对铁氧体磁铁的铁圆盘。2个圆盘的中心轴在一条直线上,但是没有相连。在此,让贴有磁铁的圆盘快 速旋转,铝圆盘也开始旋转。这被称为阿拉戈圆盘现象。

3.铝盘换成铁盘,被磁铁吸引旋转没有什么不可思议的。但是,不会被磁铁吸引的铝圆盘随着铁氧体磁铁旋转,是不可思议的。

交流感应电机的在电机行业属于常用类型的电机之一,在很多场合中都有使用。交流感应电机的作工原理是在电机的基础上慢慢精进演练而出的。

三、直线感应电动机的边缘效应

电机因为都采用齿槽结构，齿用来引导磁力线，降低磁阻，槽用来镶嵌绕组并与齿中的磁力线交链，齿与槽的不同导磁性使转子在不同位置有着数量不等的磁力线，在磁极对准定子齿的位置，铁磁相吸以至阻碍了电机转子的转动，这就称为电机的齿槽效应和齿槽阻力矩。

虽然在现有电机设计制造中可以采取适当措施减小齿槽效应，但要完全消除齿槽阻力矩，在现有电机结构中是完全不可能的。齿槽效应增加了电机的起动阻力，还使得电机运行不稳定，会降低电机的效率。

齿槽转矩是由转子的永磁体磁场同定子铁心的齿槽相互作用，在圆周方向产生的转矩。此转矩与定子的电流无关，它总是试图将转子定位在某些位置。在变速驱动中，当转矩频率与定子或转子的机械共振频率一致时，齿槽转矩产生的振动和噪声将被放大。齿槽转矩的存在同样影响了电机在速度控制系统中的低速性能和位置控制系统中的高精度定位。解决齿槽转矩脉动问题的方法主要集中在电机本体的优化设计上。

减小齿槽效应的方法有两种，一是磁极相对主轴有一定的倾斜，二是采用分数槽设计结构。

斜槽法：定子斜槽或转子斜极是抑制齿槽转矩脉动最有效且应用广泛的方法之一，该方法主要用于定子槽数较多且轴向较长的电机。为产生恒定的电磁转矩，反电动势波形必须是平顶宽度大于120°的理想梯形波，而斜槽或斜极引起的绕组反电动势的正弦化将会增大电磁转矩纹波。因此，选择合适的斜槽角度是有效抑制齿槽转矩脉动的关键。

分数槽法：该方法可以提高齿槽转矩基波的频率，使齿槽转矩脉动量明显减少。但是采用了分数槽后，各极下绕组分布不对称，从而使电机的有效转矩分量部分被抵消，电机的平均转矩也会因此而相应减小。

四、直线感应电动机原理图

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。

五、直线感应电动机的原理

直线电机是直接产生直线运动的电动机。它可以看成是旋转电机演化而来的。与旋转电机相对应，直线电机按机种分类可分为直线感应电动机、直线同步电动 机、直线直流电动机和其它直线电动机(如直线步进电动机等)。

旋转电动机的定子和转子，在直线电动机中称为初级和次级。为了在运动过程中始终保持初级和次级耦合，初级侧或次级侧中的一侧必须做得较长。

在直线电动机中，直线感应电动机应用最广泛，因为它的次级可以是整块均匀的金属材料，即采用实芯结 构，成本较低，适宜于做得较长。

六、直线感应电动机高评价

直线电机的好坏可以通过以下几个方面进行判断：

1. 电机的额定电压：检查直线电机使用的额定电压是否符合要求，过高或过低都会导致电机工作不稳或损坏。

2. 电机的电阻：利用万用表或者电阻计测量直线电机的电阻，正常情况下电阻值应该在规定范围内，如果电阻值异常大或者异常小，就需要进行进一步检查。

3. 电机的输出功率：通过检测输出功率来判断直线电机的负载能力，一般来说，输出功率越大，直线电机的负载能力就越强。

4. 电机的噪音：检查直线电机运转时是否存在异常的噪音，如果存在较大噪声，可能会导致电机耗损加速，导致电机寿命缩短。

5. 电机的转速：检查直线电机转速是否符合标准，过高或过低都会导致电机工作不稳或损坏。

需要注意的是，以上的判断方法仅仅是初步的判断，如果要对电机的质量、可靠性和寿命做出更准确的评估，需要进行更加详细的测试和分析。同时，在进行判断前，需要对直线电机的使用环境、所需负载等因素进行考虑，这些因素可能会对直线电机的使用寿命产生很大的影响。

七、双面直线感应电动机

1、首先要把材料准备好。

2、其次用双面胶将两个电机粘在薄木片上。

3、最后无孔的木块粘在厚木条的一端，即可组装。

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