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直线电动机－直线伺服系统控制技术

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1、第四章直线电动机直线电机的历史，据有关文献最早可追溯到1840年惠斯登（始提出和制作了略具雏形但并不成功的直线电机，从那时至今，已有160多年的历史了，在这不算短的历史过程当中，直线电机经历了探索实验、开发应用和实用商品化三个时代：955年为探索实验时期：从1840年到1955年的116年期间，直线电机从设想到实验到部分实验性应用，经历了一个不断探索，屡遭失败的过程。自从早明确地提到直线电机文章的是1890年美国匹兹堡市的市长，在他所写的一篇文章中，首先明确地提到了直线电机以及它的专利。然而，由于当时的制造技术、工程材料以及控制技术的水平，在经过断断续续20多年的顽强努力后，最终却未能获得成功。955年为探索实验时期：至1905年，曾有两人分别建议将直线电动机作为火车的推进机构，一种建议是将初级放在轨道上，另一种建议是将初级放在车辆底部。这些建议无疑是给当时直线电机研究领域的科研人员的一剂兴奋剂，以致许多国家的科研人员都投入了这些研究工作。1917年出现了第一台圆筒形直线电动机，事实上那是一种具有换接初级线圈的直流磁阻电动机，人们试图把它作为导弹发射装置，但其发展并没有超出模型阶段。9

2、55年为探索实验时期：至此，从19301940年期间，直线电机进入了实验研究阶段，在这个阶段中，科研人员获驭了大量的实验数据，从而对已有理论有了更深一层的认识，奠定了直线电机在今后的应用基础。955年为探索实验时期：从19401955年期间世界一些发达国家科研人员，在实验的基础上，又进行了一些实验应用工作。1945年，美国西屋电气公司首先研制成功的电力牵引飞机弹射器，它以7400喷气式飞机在165的试验成功，使直线电动机可靠性好等优点受到了应有的重视，随后，美国利用直线电机制成的、用作抽汲钾、钠等液态金属的电磁泵，为的是核动力中的需要。1954年，英国皇家飞机制造公司利用双边扁平型直流直线电机制成了发射导弹的装置，其速度可达1600km/h。在这个阶段中，尤需值得一提的是，直线电机作为高速列车的驱动装置得到了各国的高度重视并计划予以实施。955年为探索实验时期：在18401955年期间，是直线电机探索实验和部分实验应用时期，在直线电机与旋转电机的相互竞争中，由于直线电机的成本和效率方面没有能够战胜旋转电机，或者说，直线电机还没能找到唯独它能解决问题的领域，以及直线电机在设计方面也没有突

3、破性的成功，所以直线电机在这一时期始终未能得到真正的应用。970年为开发应用时期：自1955年以来，直线电机进入了全面的开发阶段，特别是该时期的控制技术和材料的惊人发展，更加助长了这种势头。在这段时期，申请直线机的专利件数也开始急速增加，该时期直线电机专利的增长率超过了所有其他技术领域的平均增长率。到1965年以后，随着控制技术和材料性能的显著提高，应用直线电机的实用设备被逐步开发出来，例如采用直线电机的动绘图仪、磁头定位驱动装置、电唱机、缝纫机、空气压缩机、输送装置等。从1971年开始到目前的这个阶段，直线电机终于进入了独立的应用时代，在这个时代，各类直线电机的应用得到了迅速的推广，制成了许多具有实用价值的装置和产品，例如直线电机驱动的钢管输送机、运煤机、起重机、空压机、冲压机、拉伸机、各种电动门、电动窗、电动纺织机等等。特别可喜的是利用直线电机驱动的磁悬浮列车，其速度已超500km/h，接近了航空的飞行速度，且试验行程累计已达数十万千米。用磁力悬浮车体、直线电机驱动技术，使列车在轨道上浮起滑行，在交通技术发展史上是一个重大的突破，被誉为21世纪一种理想的交通工具，磁悬浮车与现有常规车相比，主要优点是：速度快（500km/h），安全，无翻车，无噪声振动，占地小，爬坡强，结构简单，节能。国内外许多国家如德国、日本、美国、法国、英国、俄罗斯、加拿大、韩国、瑞士、瑞典及中国都已投入了这方面的研制，其中尤以德国、日本最为突出，投入最大，持续时间最长。中国目前除上海的磁悬浮列车在外，还有北京、四川等地也在进行这方面的工作。前面所述的直线电机驱动的潜艇，还有直线电机驱动的电磁炮，美国曾在1995年宣布已完成。此外，在一些军事设施上，如军用靶场、军用仿真系统、军用战斗武器和导弹的发射等等。工作原理磁场中的載流导线受力作用，或磁场（极）相互作用。动圈式态特性)(111)()( 0 22222222，工作原理旋转磁场行波磁场)1(222 滑差率同步速度结构形式平板形特性与控制方式与异步电动机相似。机械特性调速特性结构和工作原理定子与动子，永磁体与线圈。线圈轮流通正反向电流，形成磁阻转矩。电流变化一个周期，动子走一个齿距。平面电动机两个直线电动机垂直地组装成一体。可在平台上作任意运动。cn

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