直線電機(jī)可以認(rèn)為是旋轉(zhuǎn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)方面的一種變形,它可以看作是一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿其徑向剖開,然后拉平演變而成。隨著自動(dòng)控制技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展,對(duì)各類自動(dòng)控制系統(tǒng)的定位精度提出了更高的要求,在這種情況下,傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)再加上一套變換機(jī)構(gòu)組成的直線運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置,已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代控制系統(tǒng)的要求,為此,世界許多國家都在研究、發(fā)展和應(yīng)用直線電機(jī),使得直線電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。
直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比,主要有如下幾個(gè)特點(diǎn):一是結(jié)構(gòu)簡單,由于直線電機(jī)不需要把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)的附加裝置,因而使得系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)大為簡化,重量和體積大大地下降;二是定位精度高,在需要直線運(yùn)動(dòng)的地方,直線電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)直接傳動(dòng),因而可以消除中間環(huán)節(jié)所帶來的各種定位誤差,故定位精度高,如采用微機(jī)控制,則還可以大大地提高整個(gè)系統(tǒng)的定位精度;三是反應(yīng)速度快、靈敏度高,隨動(dòng)性好。直線電機(jī)容易做到其動(dòng)子用磁懸浮支撐,因而使得動(dòng)子和定子之間始終保持一定的氣隙而不接觸,這就消除了定、動(dòng)子間的接觸摩擦阻力,因而大大地提高了系統(tǒng)的靈敏度、快速性和隨動(dòng)性;四是工作安全可靠、壽命長。直線電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無接觸傳遞力,機(jī)械摩擦損耗幾乎為零,所以故障少,免維修,因而工作安全可靠、壽命長。
直線電機(jī)主要應(yīng)用于三個(gè)方面:一是應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng),這類應(yīng)用場合比較多;其次是作為長期連續(xù)運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)電機(jī);三是應(yīng)用在需要短時(shí)間、短距離內(nèi)提供巨大的直線運(yùn)動(dòng)能的裝置中。
高速磁懸浮列車 磁懸浮列車是直線電機(jī)實(shí)際應(yīng)用的最典型的例子,美、英、日、法、德、加拿大等國都在研制直線懸浮列車,其中日本進(jìn)展最快。
直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯 世界上第一臺(tái)使用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯是1990年4月安裝于日本東京都豐島區(qū)萬世大樓,該電梯載重600kg,速度為105m/min,提升高度為22.9m。由于直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯沒有曳引機(jī)組,因而建筑物頂?shù)臋C(jī)房可省略。如果建筑物的高度增至1000米左右,就必須使用無鋼絲繩電梯,這種電梯采用高溫超導(dǎo)技術(shù)的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng),線圈裝在井道中,轎廂外裝有高性能永磁材料,就如磁懸浮列車一樣,采用無線電波或光控技術(shù)控制。
超高速電動(dòng)機(jī) 在旋轉(zhuǎn)超過某一極限時(shí),采用滾動(dòng)軸承的電動(dòng)機(jī)就會(huì)產(chǎn)生燒結(jié)、損壞現(xiàn)象,國外研制了一種直線懸浮電動(dòng)機(jī)(電磁軸承),采用懸浮技術(shù)使電機(jī)的動(dòng)子懸浮在空中,消除了動(dòng)子和定子之間的機(jī)械接觸和摩擦阻力,其轉(zhuǎn)速可達(dá)25000~100000r/min以上,因而在高速電動(dòng)機(jī)和高速主軸部件上得到廣泛的應(yīng)用。如日本安川公司新近研制的多工序自動(dòng)數(shù)控車床用5軸可控式電磁高速主軸采用兩個(gè)徑向電磁軸承和一個(gè)軸向推力電磁軸承,可在任意方向上承受機(jī)床的負(fù)載。在軸的中間,除配有高速電動(dòng)機(jī)以外,還配有與多工序自動(dòng)數(shù)控車床相適應(yīng)的工具自動(dòng)交換機(jī)構(gòu)。