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谢侠飞 张丽荣
（秦皇岛市技师学院,河北 秦皇岛 066001）
【摘 要】本文概述了直线电机的特点、发展历史,介绍了国内外的直线电机研究近况,最后评述了直线电机广阔的应用前景.
【关键词】直线电机；发展；应用
0 引言
直线电机是一种将电能直接转化成直线运动机械能而不需要任何中间转换机构的传动装置.由于采用了“零传动”.从而较传统传动方式有明显的优势,如结构简单、无接触、无磨损、噪声低、速度快、精度高等.近年,随着工业加工质量和运动定位精度等要求的提高,直线电机受到了广泛的关注.在国外,直线电机驱动技术已进入工业化阶段,但国内尚处于起步阶段.本文就直线电机的发展和近况以及应用前景作一简要介绍.
１ 直线电机的发展
直线电机的发展经历了漫长的历史.早在19世纪末与20世纪初就有人从事直线电机的研究,但均未获得成功.直至20世纪50年代中期,控制技术、材料技术的飞速发展和新型控制元器件的不断出现,使直线电机的理论和应用获得了迅速的发展.
１．１ 萌芽阶段
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.自从惠斯登提出和试制了直线电机以后,有人明确地提到了直线电机以及它的专利.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.
在1917年出现了第一台圆筒型直线电动机.在1923年,有人提出用扁平感应直线电动机去驱动一种连续运行的站台系统,打算把它敷设在街道上,当时建造了试验轨道,然而没有获得成功.从1840年到1930年前后,这一时期的直线电机研究就像一个未出生的孩子,正处于孕育阶段；就像一棵没出土的树苗,正处于萌芽阶段.
１．２ 启动阶段
从1930年到1940年期间,直线电机进入了实验研究的启动阶段,在这个阶段中,科研人员获取了大量的实验数据,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.
１．３ 实践阶段
从1940年到1955年期间,世界一些发达国家的科研人员,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7400kw的直线电机为动力,成功地用4.1s的时间将一架重4535kg的喷气式飞机在165m的行程内由静止加速到188km/h的速度.它的试验成功,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用作抽汲钾、钠等液态金属的电磁泵.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.在1840年到1955年的直线电机探索实验和部分实验应用时代,其直线电机与旋转电机的相互竞争当中,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破性的成功.所以,直线电机在这一时代始终未能得到真正的应用.
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１．４ 开发阶段
自1955年以来,直线电机进入了全面的开发阶段.这个时期,它可以说是直线电机的“文艺复兴时期”.1956年莱思韦特开始公开发表直线电机理论分析的文章,1962年West和jayawant设计了作为铁磁谐振器的单相直线电动机.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MHD泵、自动绘图仪、磁头定位驱动装置,电唱机、缝纫机、空气压缩机、输送装置等.
１．５ 应用阶段
从1971年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、电动编织机等等.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公里.
我国直线电机的研究和应用发展也是从七十年代初开始的.其中哈尔滨泰富科技实业有限责任公司,依托浙江大学的技术优势,并与中国电工学会直线电机专委会以及英、美、日等国紧密合作,从设计、生产制造到检测试验均已初具规模,已具备了生产多品种规格的直线电机及其系统产品的能力,在国内已有较大的影响.
２ 直线电机的优点
首先,直线驱动系统可以保证恒定的速度特性,速度偏差很小.在需要较高加速度的应用中,直线电机可以提供大于10g的加速度,而传统电机产生的加速度在1g范围内.直线驱动电机的精度只受反馈分辨率、控制算法以及电机结构的限制.采用前馈控制的直线电机系统可以减少跟踪误差200倍以上,而传统的驱动系统却受前述各因素的制约,此外还受机械系统限制.
其次,直线电机结构简单,由很少组件组成,因此需要的润滑也较少.这意味着它的使用寿命较长以及运行比较干净.相比而言,传统的驱动系统是由20多个零部件组成的庞大系统.每个零部件都需要装配时间、调整时间以及预防性维护.相反,直线电机结构很简单,它是一个电磁执行机构,该执行机构是由两个支承在一个直线导轨上的刚体零件组成.
３ 直线电机的应用
３．１ 在工业与自动化中的应用
由于直线电机有其自身独特的优点,因此在机械设备和机床中的机电一体化方面得到广泛应用,如直线电机驱动的冲床,电磁锤、螺旋压力机、电磁打箔机、压铸机和型材轧制牵引机等.在机械加工机床中用于往复运动的动力源—直线电磁驱动装置在车铣、刨、磨、插、锯、拉等机床中得到应用,替代传统机械传动装置.在激光机械、半导体制造设备上也应用了直线电机驱动的X-Y工作台.以及用于组合机床自动化生产机床间直线电机驱动传送线,用于浮法玻璃生产线上的熔融金属搅拌器.用于电网中的直线电机驱动真空断路器,用于选矿的直线电机铁磁分离器.
用于冶金工业中的电磁泵、液态金属搅拌器.用于纺织工业中的直线电机驱动的电梭子、割麻装置以及各种自动化仪表和电动执行机构.
３．２ 在交通运输业中的应用
直线电机技术在磁悬浮列车方面是很重要的应用,在交通技术发展上是一个很大的突破,除此之外,还有直线电机驱动的电磁推进器,直线电机驱动的地铁,直线电机驱动的公路高速电动车等.
３．３ 在物料输送与搬运方面的应用
直线电机在各种物料输送和搬运方面具有独特的优势,例如：在垂直输送方面有直线电机电梯、升降机；在平面输送方面有直线电机驱动的邮政包件分拣输送线、行李分拣输送线、钢材生产输送线、电气、电子、机械加工生产线、食品加工线、制药生产线等各种工业加工线、装配线、检测线,商场、医院等场合的物料输送及立体仓库的搬运、立体汽车库的调度等.
３．４ 在民用与建筑业方面的应用
在民用与建筑业方面直线电机也得到广泛应用,如：直线电机驱动的门与门锁、窗与窗帘、床、餐桌、椅等,达有用直线电机驱动的洗衣机、干燥机、晾衣架、电动工具、搬手、拧紧装置等.
３．５ 直线电机在计算机及办公设备领域的应用
在计算机光驱设备,输入输出设备当中,如数字扫描仪、打印机、都采用了直线电机驱动.在办公设备中如绘图、笔式记录仪等直线电机也得到应用.
３．６ 在军事、医疗及其它方面
目前国外已把直线电机应用到电磁炮、潜艇、军用仿真设施中,在卫星和宇宙飞船上也采用了一些直线电机.在医疗仪器中已经出现了直线电机驱动的人工心脏、盲人触觉模拟器以及在电疗、磁疗按摩捶击等方面也应用了直线电机.玩具业也大量使用了直线电机.
采用直线伺服电机的高速加工中心,已成为国际上各大机床制造商竞相研究和开发的关键技术和产品,并已在汽车工业和航空工业中取得初步应用和成效,作为高速加工中心的论文范文直接驱动伺服执行元件,直线伺服电机技术在国内外也已经进入工业化应用阶段.但是,国内在这方面的研究仍处于起步阶段,差距还很大,许多技术问题还有待于今后的努力.
【参考文献】
［１］[美]S.A.纳斯尔.直线电机[M].科学出版社,1982.
［２］叶云岳.直线电机技术手册[M].北京:机械工业出版社,2003.
［责任编辑：杨扬］
总结：本论文主要论述了直线电机论文范文相关的参考文献,对您的论文写作有参考作用。
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