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1、第4章 直线电动机大连理工大学电气工程系大连理工大学电气工程系现在学习的是第1页，共17页特种电机及其控制特种电机及其控制4.1 直线电动机概述直线电动机概述从旋转电动机到直线电机的演化从旋转电动机到直线电机的演化 旋转电动机的定子和转子分旋转电动机的定子和转子分别对应直线电动机的初级和别对应直线电动机的初级和次级次级 4.1.1 4.1.1 直线电动机的原理与分类直线电动机的原理与分类 现在学习的是第2页，共17页特种电机及其控制特种电机及其控制单边型直线电动机单边型直线电动机 短短初初级级 短短次次级级 现在学习的是第3页，共17页特种电机及其控制特种电机及其控制 双边型直线电动机双边型直
2、线电动机 短短次次级级短短初初级级现在学习的是第4页，共17页特种电机及其控制特种电机及其控制从旋转电动机到圆筒式直线电动机的演化从旋转电动机到圆筒式直线电动机的演化 圆筒式结构圆筒式结构 现在学习的是第5页，共17页特种电机及其控制特种电机及其控制圆弧式直线电动机圆弧式直线电动机 现在学习的是第6页，共17页特种电机及其控制特种电机及其控制圆盘式直线电动机圆盘式直线电动机现在学习的是第7页，共17页特种电机及其控制特种电机及其控制(1)(1)省省去去了了把把旋旋转转运运动动转转换换为为直直线线运运动动的的中中间间转转换换机机构构，节节约了成本，缩小了体积。约了成本，缩小了体积。(2)(2)不
3、不存存在在中中间间传传动动机机构构的的惯惯量量和和阻阻力力的的影影响响，直直线线电电动动机机直接传动反应速度快，灵敏度高，随动性好，准确度高。直接传动反应速度快，灵敏度高，随动性好，准确度高。(3)(3)直直线线电电动动机机容容易易密密封封，不不怕怕污污染染，适适应应性性强强。由由于于电电机机本本身身结结构构简简单单，又又可可做做到到无无接接触触运运行行，因因此此容容易易密密封封，可在有毒气体、核辐射和液态物质中使用。可在有毒气体、核辐射和液态物质中使用。4.1.2 4.1.2 直线电动机传动的特点直线电动机传动的特点现在学习的是第8页，共17页特种电机及其控制特种电机及其控制(4)(4)直直
4、线线电电机机散散热热条条件件好好，温温升升低低，因因此此线线负负荷荷和和电电流密度可以取得较高，可提高电机的容量定额。流密度可以取得较高，可提高电机的容量定额。(5)(5)装配灵活性大，往往可以将电机与其他机件合成一体。装配灵活性大，往往可以将电机与其他机件合成一体。(6)(6)某某些些特特殊殊结结构构的的直直线线电电动动机机也也存存在在一一些些缺缺点点，如如大大气气隙隙导致功率因数和效率降低，存在单边磁拉力等等。导致功率因数和效率降低，存在单边磁拉力等等。4.1.2 4.1.2 直线电动机传动的特点直线电动机传动的特点现在学习的是第9页，共17页特种电机及其控制特种电机及其控制4.2 4.2
5、 直线感应电动机直线感应电动机 4.2.1 4.2.1 直线感应电动机的基本原理直线感应电动机的基本原理 行波磁场行波磁场 在初级的多相绕组中通入多相电流后，也会产生一个气隙基波在初级的多相绕组中通入多相电流后，也会产生一个气隙基波磁场，但是这个磁场的磁通密度波磁场，但是这个磁场的磁通密度波B B 是直线移动的，故称为行是直线移动的，故称为行波磁场。波磁场。现在学习的是第10页，共17页特种电机及其控制特种电机及其控制如电机极距为如电机极距为，电源频率为，电源频率为f，磁场移动速度为磁场移动速度为次级速度为次级速度为v，则，则滑差率为滑差率为 次级移动速度次级移动速度现在学习的是第11页，共1
6、7页特种电机及其控制特种电机及其控制4.2.2 4.2.2 直线感应电动机的结构特点直线感应电动机的结构特点 直线电机的初级相当于旋转电机的定子。初级铁心也是直线电机的初级相当于旋转电机的定子。初级铁心也是由硅钢片叠成的，由硅钢片叠成的，面开有槽，三相面开有槽，三相(或单相或单相)绕组嵌绕组嵌置于槽内。置于槽内。1.初级初级1)1)扁平式初级结构扁平式初级结构2)2)圆筒式初级圆筒式初级:一般由用硅一般由用硅钢加工成具有凹槽的圆环钢加工成具有凹槽的圆环组成，装配时四周用螺栓组成，装配时四周用螺栓拉紧。拉紧。现在学习的是第12页，共17页特种电机及其控制特种电机及其控制2.2.次级次级 栅型次级
7、：栅型次级：栅型次级：栅型次级：一般是在钢板上一般是在钢板上开槽，在槽中嵌入铜条开槽，在槽中嵌入铜条(或铸或铸铝铝)，然后用铜带在两端短接，然后用铜带在两端短接而成。而成。钢次级或磁性次级：钢次级或磁性次级：钢次级或磁性次级：钢次级或磁性次级：钢既起导磁作用，又起导电作用钢既起导磁作用，又起导电作用.由于钢的电阻率较大，故钢次级直线电机的电磁性能较由于钢的电阻率较大，故钢次级直线电机的电磁性能较差，且法向吸力也大差，且法向吸力也大(约为推力的约为推力的1010倍左右倍左右)。1）扁平型直线电机）扁平型直线电机复合次级：复合次级：钢板上复合一层铜板钢板上复合一层铜板(或铝板或铝板)。铜铜铜铜(铝
8、铝铝铝)次级或非磁性次级次级或非磁性次级次级或非磁性次级次级或非磁性次级:用于双边型直线电机中用于双边型直线电机中用于双边型直线电机中用于双边型直线电机中 现在学习的是第13页，共17页特种电机及其控制特种电机及其控制圆筒式直线电机，次级一般是厚壁钢管，为了提高单圆筒式直线电机，次级一般是厚壁钢管，为了提高单位体积所产生的起动推力，可以位体积所产生的起动推力，可以在钢管外圆覆盖一层在钢管外圆覆盖一层12mm2mm厚的铜管或铝管，成为复合次级厚的铜管或铝管，成为复合次级，或者，或者在钢在钢管上嵌置铜环或浇铸铝环，成为类似于笼型的次级管上嵌置铜环或浇铸铝环，成为类似于笼型的次级。2）圆筒型直线电机
9、）圆筒型直线电机嵌置铜环或铝环的圆筒式次级嵌置铜环或铝环的圆筒式次级 现在学习的是第14页，共17页特种电机及其控制特种电机及其控制直线感应电动机的缺点：直线感应电动机的缺点：直线感应电动机的缺点：直线感应电动机的缺点：气隙大，功率因数低气隙大，功率因数低3.气隙气隙 直直线线电电机机的的气气隙隙相相对对于于旋旋转转电电机机的的气气隙隙要要大大得得多多，主主要要是是为了保证在长距离运动中，初级与次级之间不致摩擦。为了保证在长距离运动中，初级与次级之间不致摩擦。复复复复合合合合次次次次级级级级和和和和铜铜铜铜(铝铝铝铝)次次次次级级级级：因因为为铜铜或或铝铝均均属属非非磁磁性性材材料料，其导磁性
10、能和空气相同，故：其导磁性能和空气相同，故：电磁气隙电磁气隙=机械气隙机械气隙(单纯的空气隙单纯的空气隙)+铜板铜板或铝板厚度或铝板厚度现在学习的是第15页，共17页特种电机及其控制特种电机及其控制4.3 直线直流电动机直线直流电动机 4.3.1 4.3.1 永磁式永磁式直线直流电动机直线直流电动机 动铁型动铁型动铁型动铁型 动圈型动圈型动圈型动圈型 线圈绕在一个软铁框架上，线线圈绕在一个软铁框架上，线圈的长度要包括整个行程圈的长度要包括整个行程 软铁架两端装有极性同向放置软铁架两端装有极性同向放置的两块永磁体，通电线圈可在的两块永磁体，通电线圈可在滑道上作直线运动滑道上作直线运动 现在学习的是第16页，共17页特种电机及其控制特种电机及其控制4.3.2 电磁式电磁式 直线电动机直线电动机单极电机单极电机 两极电机两极电机 圆筒式直线直流电动机优点：圆筒式直线直流电动机优点：圆筒式直线直流电动机优点：圆筒式直线直流电动机优点：没有线圈端部，电枢绕没有线圈端部，电枢绕组得到完全利用；气隙均匀，消除了电枢和磁极间组得到完全利用；气隙均匀，消除了电枢和磁极间的吸力。的吸力。现在学习的是第17页，共17页