直线电机在轨道交通中的应用

一、直线电机在轨道交通中的应用

线性电动机是指驱动轨道交通车辆的一种新一代电动机。其工作原理与传统的旋转电动机相同，只是在结构上相当于将定子与转子剖开而展平，初级绕组与次级绕组分别安装在车辆与导轨上,利用所产生的移动磁场推动车辆作直线运动。

二、直线电机轨道交通系统

直线电机和伺服电机的区别如下：

1. 伺服电机(servo motor )是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置；伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，闭环控制。 

2. 直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置；它可以看成是一台旋转电机按径向剖开,并展成平面而成，由定子演变而来的一侧称为初级,由转子演变而来的一侧称为次级； 在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变；直线电机可以是短初级长次级,也可以是长初级短次级，考虑到制造成本、运行费用,目前一般均采用短初级长次级。

3. 直线电机结构紧凑、功率损耗小、快移速度高、加速度高、高速度(直线电机通过直接驱动负载的方式，可以实现从高速到低速等不同范围的高精度位置定位控制；运用于地铁的自动门

4. 伺服电机在低速时易出现低频振动现象，振动频率与负载情况和驱动器性能有关；一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由伺服电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当伺服电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。目前用于电脑绣花机的伺服电机多数为五相混合式伺服电机，目的是通过采用高相数的步进电机来减小步矩角和提高控制精度；

5. 其实直线电机也是伺服电机的一种。理论上，只要有反馈的系统(直线电机通常以hall或者直线光栅反馈)都应该是伺服系统。所以伺服电机应该在广义上被分为两类：旋转伺服电机和直线伺服电机，直线电机的特点：高动态特性、高刚性，相对于传统的直线传递结构(如丝杠，电动缸)，免维护，但成本较高。

三、直线电机轨道交通主要包括

中运量城市轨道交通类型中运最城市轨道交通有直线电机地铁、跨座式单 轨交通系统、新交通系统(即自导向轮胎式交通系统 AGT)、轻轨交通系统...

四、直线电机轨道交通与普通轨道交通的区别

电缸和直线电机的区别如下：

　直线电机是将电能转化成直线运动机械能，但是不需要任何中间转换机构的一种传动装置。也可以被看作是一个旋转马达，是分裂径向和扩散到一个平面的。与机械系统相比，直线电机有许多的优势，如有高速度和低速度，高加速度，不需维护，高精度，无空气回流。直线运动是没有齿轮、联轴器或滑轮的电机完成，这对许多应用来说是有意义的，因为排除了降低性能和缩短机械寿命的不必要的部件。

   电缸是一体化的产品设计的伺服电机和丝杆，伺服电机的旋转运动转换成线性运动，精确的速度控制，精确的转矩控制，以及精确的速度控制以及位置控制

电缸跟直线电机区别就是电缸是闭环控制，配置灵活，强度高。速度快，定位精度高，运动平稳，噪音低，节能，清洁，刚性高，耐冲击，超长寿命，维护简单，售后成本较低，因此被广泛用于造纸业、化工工业、汽车工业、电子工业、机械自动化工业、焊接工业等。

五、直线电机轨道结构没有普遍采用的原因

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。

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