直线电机的应用及其发展.doc

直线电机的应用及其发展［摘要］:直线电机因结构简单、噪声小、精度高等优点得到广泛应用•文章介绍了直线 电机在交通运输、建筑、医疗、军事等行业中的应用实例，表明了直线电机有广阔的发展前 景以及在发展过程中急需解决的问题［关键词］:直线电机；应用；发展一、 前言由于世界经济快速、迅猛地发展引起大量工业污染问题，人们的生活环境H 益恶化普通旋转式电动机是工业丄运用最广范的将电能转化为机械能的装置， 也是给环境、人民生活带来污染的原因Z—自1917年人们发明岀第一台圆筒 型直线电机⑴，其高效、低污染等性能的展现，使其发展和应用一直备受瞩 直线电机与其他电机不同Z处在于，它将电能直接转化为直线运动，不需要任何 中间转换装置，减小了整机体积，节约了成本，增加了效率，提高了精度，具有 噪声小等优点随着我国国民经济的发展，可持续发展观渗入到经济发展的方方 而而，推动直线电机在各方而的应用直线电机的应用直线电机广泛应用于民用、工业、军事等行业中1） 在交通运输业中，我国于2002年成功生产出由直线电机拖动的磁悬浮列 车，该车采用全新的外形曲线，流线型子弹头前围车长1 5米，宽3米，空重 2吨，内设4 4个座位，可载负1 0 0人，最大载重量为1 6吨，设计时速1 5 0公里/小时，试验时速8 0公里/小时⑵，我国己成为掌握磁悬浮技术的少 数国家Z—。

2） 在建筑行业中，例如，现在智能大厦广泛使用直线电机驱动的电梯世 界上第一台使用直线电机驱动的电梯是1990年4月安装于日本东京都关岛区万 世大楼，该电梯载重600kg,速度为105m/min,提升高度为22.9m由于直线电 机驱动的电梯没有曳引机组，因血建筑物顶的机房可省略如果建筑物的高度增 至1000米左右，就必须使用无钢丝绳电梯，这种电梯采用高温超导技术的直线 电机驱动，线圈装在井道中，轿厢外装有高性能永磁材料3） 在半导体行业中，直线电机以英高速、高精度、无污染的特点，广泛应 用于光刻机、IC粘接机、IC塑封机等多种加工设备，而且单台设备往往需要多 台直线电机⑶4) 在医疗行业中，直线电机也崭露头角，大到电动护理床、X光透视床、 电动手术台，小到心脏起搏器都有直线电机的应用实例5) 在数控加工行业中，传统的“旋转电机+滚珠丝杠”的传动形式所能达到 的最高进给速度为30m/min,加速度仅为3m/? □直线电机驱动工作台，速度为 传统传动方式的30倍，加速度是传统传动方式的10倍，最大可达10g；刚度提 高了 7倍；直线电机直接驱动的工作台无反向工作死区；由于电机传动惯量小， 由其构成的直线伺服系统可以达到较高的频率响应⑷。

6) 在军事行业中，美国电气与电子工程师(IEEE)学会«SPECTRUM ONLINE 网站》2004年11月12 H报道，美海军开始测试两套使航空母舰弹射飞机的方式 发生革命性变化的系统电磁飞机弹射系统的心脏是103米长的直线感应电动机 电磁飞机弹射系统具有更好的性能和和弹射控制范围，适合弹射飞机的范围很 广它将加速飞机的重量约在4.5〜45吨，弹射速度在100〜370千米/小时Z间, 控制灵敏度灵活，这是蒸汽弹射器不能达到的⑸直线电机的应用广泛，已经渗入到经济发展的各个领域当中，对直线电机的 需求也将H益增大，应用前景非常广阔1.直线电机的发展直线电机的历史，最早可追溯到1840年，Wheatstone提出的直线电机模型⑹ 到1917年人们试制成功第一台直线电机从1840年到1930年，直线电机处于 诞生阶段，在这一阶段，人们在理论上做了很多的研究，但由于实验条件的限制, 没有出现更多实际成果从1930到1955年，直线电机开始了实验探索阶段从 1956至I」1970年，直线电机进入到开发应用阶段在这一时期，由于材料和控制 理论的发展，推动了直线电机的开发和应用从1971至今⑴，直线电机成为实用 商品开始应用于军事、建筑、民用、电力、农业、重工业、轻工业等各个领域小 ⑺O我国直线电机的研究与应用发展是从上世纪70年代开始的，但与国外相比， 还有一定差距。

虽然直线电机具有诸多优点，但也存在不足Z处，直线电机在未来发展小急需解决好以下几个方而问题:（1） 与同容量旋转电机相比，直线电机的效率和功率因素低主耍由两个 原因造成：一是由于直线电机初级铁心两端开断，产生了边端效应，引起波形畸 变等问题，导致损耗增加；二是直线电机的初、次级气隙一般比旋转电机的气隙 大，需要的磁化电流较大，增加损耗⑴2） 控制难度大，尤其是一些机械惯性大的场合，由于没有缓冲环节同时 存在端部效应，给产品的装配、维修带来了一定的困难3） 直线感应电机的起动推力受电源电床的影响较大，需要增加相关电路 稳定电源，增大了电路的损耗4） 散热、隔磁、推动力等方而也是阻碍直线电机进一步发展的问题2.结束语直线电机以其结构简单、精度高、污染小、噪声低等优点逐渐推广应用到各 个领域中，并让人们看到了它蓬勃发展的前景，具估计直线电机全球市场规模达 30亿美元，中国市场规模有亿美元参考文献：Hl叶云岳.頁线电机原理与应用.北京.机械出版社.2000:20〜27[2] http://www.js.xinhuanet.coin/htm2/092412.htm[31 http://blog.sina.coin.en/s/blog_4ca9924e01008zxp.html[4] http://www.busnc.coin/flash/jichu/zhixiandianji.htm⑸ http://mil.qianlong.eom/4919/2004/ll/18/1660@2380672.htm⑹正田英介.直线驱动技术和它的应用.1_1本东京.欧姆出版社,1991[7]Buding.P.k.The Applicatio n of Lin ear Motors,Power Electronics and Motio n ControlConferencefJ].Proceeding PIEMC.The 3th Internation,2003,3（ 15-18）: 1336-1341。