信息來源于：互聯網 發布于：2024-12-12
直線電機是展平了的旋轉電機
當需要突破這種行程限制，就必需要有更多的磁極，和更多的線圈來接力， 這就是直線電機。所以音圈電機也叫做無換向直線電機。下圖表示的是典型的平板直線電機的結構。圖中的灰色的部分是底板， 黃色的方塊為一塊塊的永磁體，黃色和灰色部分組成了直線電機的定子。相 鄰兩個永磁體的極性是相反的，所以磁力線的分布如圖中所示。黃色的點表 示次級線圈中導線的橫截面。 可以看到導線的方向基本垂直于磁力線的方向，當導線中通過電流時， 會產生安培力。由左手定則可以得知，根據導線中電流方向的不同，可以使 線圈產生向左或者向右的力。這個力就是使直線電機直接做直線運動的推力。
直線電機絕大部分為直流永磁同步直線電機。其他種類 的直線電機，如交流永磁同步直線電機、交流感應直線電機、步進直線電機。 這些電機工作的基本原理都是類似的： 位于磁場中的載流導體，該導體受到力的作用，力的方向可按左手定則確 定。力的大小由下面公式確定：
2.直線電機選型的重要性
直線電機系統的結構與旋轉電機系統的結構有所不同。旋轉電機往往通過絲杠、皮帶輪等轉 動部件轉化為直線運動。而直線電機采用直接驅動技術，直線電機的性能起到了決定性的作用。 直線電機用戶往往對負載的運動有一系列的要求。這樣就需要我們為客戶選擇一款合適的電機。 如果選擇不當，則可能達不到客戶的要求，或者給客戶造成成本不必要的上漲。并不是所有的傳 統傳動機構都能被直線電機替代，如果工作狀態不能發揮直線電機的高速性能，這種替代可能是 不合理的。
傳統的旋轉電機可以通過減速機構保證功率的正常發揮，而直線電機系統的持續推力和最大推 力是有限制的，且卻不能通過減速等方式產生更大的力。所以當速度很低時，力也不能變大，所 以正常的功率不能被發揮出來。
另外對于成本問題，直線電機的前期成本雖然高于絲桿，但對于高精度的應用時，高等級的絲 桿的采購成本也會比較高，并且此時絲桿系統也需要考慮安裝線性編碼器，這樣直線電機和絲桿 之間的成本差距就會變得很小；并且絲桿傳動的平臺還存在著使用中的維護和磨損問題，由此帶 來的人工成本和維護成本也不容小視，最后，隨著直線電機的生產技術的提高以及量產化的不斷 擴大，其采購成本也在不斷降低。
（1）根據客戶的要求選擇電機
直線電機的使用目前還沒有旋轉電機廣泛，了解直線電機的用戶還不是很多。用 戶在想使用直線電機時，沒有自行選擇直線電機的能力。這樣就需要我們根據用戶的 要求來幫用戶選擇。
由于用戶沒有選擇的能力，所以用戶只會提供他們的要求。根據直線電機應用場合，這些要求往往是：行程、加速度、最高速度等。實際上，我們的客戶都不會給我 們這些數據。因為這些數據時需要計算出來的，用戶往往不會去計算，或者計算出來 的數據并不準確。這時候就需要我們想客戶了解，直線電機需要帶動什么樣的負載， 這個負載要做什么樣的運動。
（2）確定運動曲線
在確定負載的運動曲線之前，我們先要了解客戶的負載是什么樣的。很多客戶的 負載都是加工件或者其他物料，直線電機除了驅動物料以外，還需要驅動放置或者固 定這些物料的置具或抓具。這些置具或抓具往往比物料更大、更重。我們需要了解的 是直線電機驅動的整個運動部分的質量。
這是我們選型時用到的真正負載：M1
直線電機選型的基本原則是根據馬達的自身參數，利用數學關系計算出運動曲線 中所需要的最大推力和RMS力。當直線電機的最大推力和持續推力滿足這些要求時才可 以選擇。
我們以最常見的運動曲線為例，要求從負載在 t 時間內從該軸的A點運動到B點， 距離為 s 。當負載加速到某一速度 v 以后做勻速運動，到達B點時速度為0，停頓一段 時間后，再從B點返回A點，返回時的要求與之前一樣，就這樣做來回往復運動，直到 加工完成。 這樣，我們可以根據客戶的要求把t分為三部分：
加速時間：t1勻速時間：t2減速時間：t3
我們把停頓時間命名為t4。根據行程s，我們可以計算出t1、t2、t3，以及加速度a、減 速度a。這樣我們就可以繪出運動曲線（vt），如下圖
（3）計算和選擇
運動曲線圖上每個部分的力都可以計算出來，具體的計算方法如下： 加速階段的力：
F1=(M1+M2)*a+Fc
勻速階段的力：
F2=Fc
減速階段的力：
F3=(M1+M2)*（a）+Fc
停頓時電機不出力
： F4=0
其中：
a是加速階段和減速階段的加、減速度
M1是總的運動負載的質量 M2是電機線圈的質量
Fc是克服摩擦力的需求力，精密直線導軌的摩擦系數一般為0.01，所以一般設 Fc=0.01(M1+M2)
這樣，我們就可以算出整個過程中的RMS力和最大力
RMS力可由以下公式算出
而最大推力Fmax=Max（F1，F2，F3，F4） 算出RMS力和最大推力以后，可以按照一定的流程來選擇一款合適的直線電機
以上的計算只是在相對理想的條件下，實際應用時，系統往往對力有更高的需求，所 以我們在實際選型時，需要在計算中加入適當的余量。
