直線電機(jī)也叫直線馬達(dá)、線性馬達(dá)，是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動機(jī)械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動裝置。我們也稱其為線性電機(jī)，線性馬達(dá)，直線馬達(dá)，推桿馬達(dá)。常用的直線電機(jī)類型是平板式直線電機(jī)、U型槽式直線電機(jī)和圓柱型直線電機(jī)。它具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、磨損少、噪聲低、組合性強(qiáng)、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)所具有的品種，直線電機(jī)幾乎都有相對應(yīng)的品種。
直線的結(jié)構(gòu)主要包括定子、動子和直線運(yùn)動的支撐輪三部分。為了保證在行程范圍內(nèi)定子和動子之間具有良好的電磁場耦合，定子和動子的鐵心長度不等。定子可制成短定子和長定子兩種形式。由于長定子結(jié)構(gòu)成本高、運(yùn)行費(fèi)用高，所以很少采用。直線電動機(jī)與旋轉(zhuǎn)磁場一樣，定子鐵心也是由硅鋼片疊成，表面開有齒槽；槽中嵌有三相、兩相或單相繞組；單相直線異步電動機(jī)可制成罩極式，也可通過電容移相。
直線電機(jī)是將傳統(tǒng)圓筒型電機(jī)的初級展開拉直，變初級的封閉磁場為開放磁場，而旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子部分變?yōu)橹本�電機(jī)的初級，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子部分變?yōu)橹本�電機(jī)的次級。如果初級是固定不動的，次級就能沿著行波磁場運(yùn)動的方向做直線運(yùn)動。即可實(shí)現(xiàn)高速機(jī)床的直線電機(jī)直接驅(qū)動的進(jìn)給方式，把直線電機(jī)的初級和次級分別直接安裝在高速機(jī)床的工作臺與床身上。由于這種進(jìn)給傳動方式的傳動鏈縮短為0，被稱為機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的“零傳動”。
在直線電機(jī)中，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子的，叫初級；相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的，叫次級，初級中通以交流，次級就在電磁力的作用下沿著初級做直線運(yùn)動。這時初級要做得很長，延伸到運(yùn)動所需要達(dá)到的位置，而次級則不需要那么長，實(shí)際上，直線電機(jī)既可以把初級做得很長，也可以把次級做得很長；既可以初級固定、次級移動，也可以次級固定、初級移動。
直線感應(yīng)電動機(jī)是由旋轉(zhuǎn)電動機(jī)演變而來。當(dāng)一次側(cè)的三相(或多相)繞組通入對稱正弦交流電流時，會產(chǎn)生氣隙磁場。當(dāng)不考慮由于鐵芯兩端開斷而引起的縱向邊緣效應(yīng)時，這個氣隙磁場的分布情況與旋轉(zhuǎn)電動機(jī)相似，沿著直線方向按正弦規(guī)律分布。
直線電機(jī)按工作原理可分為：直流、異步、同步和步進(jìn)等；直線電機(jī)按結(jié)構(gòu)形式可分為；單邊扁平型、雙邊扁平型、圓盤型、圓筒型（或稱為管型）等。常用的直線電機(jī)類型是平板式直線電機(jī)、U型槽式直線電機(jī)和圓柱型直線電機(jī)。 音圈電機(jī)因其結(jié)構(gòu)類似于喇叭的音圈而得名。具有高頻響、高精度的特點(diǎn)。此類電機(jī)分為圓柱型音圈電機(jī)和擺動型音圈電機(jī)。也就是所謂的圓柱型直線電機(jī)。
平板式直線電機(jī)鐵芯安裝在鋼疊片結(jié)構(gòu)然后再安裝到鋁背板上，鐵疊片結(jié)構(gòu)用在指引磁場和增加推力。磁軌和動子之間產(chǎn)生的吸力和電機(jī)產(chǎn)生的推力成正比，疊片結(jié)構(gòu)導(dǎo)致接頭力產(chǎn)生。把動子安裝到磁軌上時得小心以免他們之間的吸力造成傷害。
U 型槽式直線電機(jī)有兩個介于金屬板之間且都對著線圈動子的平行磁軌。動子由導(dǎo)軌系統(tǒng)支撐在兩磁軌中間。動子是非鋼的，意味著無吸力且在磁軌和推力線圈之間無干擾力產(chǎn)生。非鋼線圈裝配具有慣量小，允許非常高的加速度。線圈一般是三相的，無刷換相。可以用空氣冷卻法冷卻電機(jī)來獲得性能的增強(qiáng)。也有采用水冷方式的。這種設(shè)計可以較好地減少磁通泄露因為磁體面對面安裝在U形導(dǎo)槽里。這種設(shè)計也小化了強(qiáng)大的磁力吸引帶來的傷害。
這種設(shè)計的磁軌允許組合以增加行程長度，只局限于線纜管理系統(tǒng)可操作的長度，編碼器的長度，和機(jī)械構(gòu)造的大而平的結(jié)構(gòu)的能力。
圓柱形動磁體直線電機(jī)動子是圓柱形結(jié)構(gòu)。沿固定著磁場的圓柱體運(yùn)動。這種電機(jī)是早期發(fā)現(xiàn)的商業(yè)應(yīng)用但是不能使用于要求節(jié)省空間的平板式和U 型槽式直線電機(jī)的場合。圓柱形動磁體直線電機(jī)的磁路與動磁執(zhí)行器相似。區(qū)別在于線圈可以復(fù)制以增加行程。典型的線圈繞組是三相組成的，使用霍爾裝置實(shí)現(xiàn)無刷換相。推力線圈是圓柱形的，沿磁棒上下運(yùn)動。這種結(jié)構(gòu)不適合對磁通泄漏敏感的應(yīng)用。得小心操作保證手指不卡在磁棒和有吸引力的側(cè)面之間。
管狀直線電機(jī)設(shè)計的一個潛在的問題出現(xiàn)在，當(dāng)行程增加，由于電機(jī)是圓柱的而且沿著磁棒上下運(yùn)動，支撐點(diǎn)在兩端。保證磁棒的徑向偏差不至于導(dǎo)致磁體接觸推力線圈的長度總會有限制。
1.結(jié)構(gòu)簡單。直線電機(jī)不需要經(jīng)過中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)而直接產(chǎn)生直線運(yùn)動，使結(jié)構(gòu)大大簡化，運(yùn)動慣量減少，動態(tài)響應(yīng)性能和定位精度大大提高；同時也提高了可靠性，節(jié)約了成本，使制造和維護(hù)更加簡便。它的初次級可以直接成為機(jī)構(gòu)的一部分，這種結(jié)合使得這種優(yōu)勢進(jìn)一步體現(xiàn)出來。
2.高加速度。這是直線電機(jī)驅(qū)動，相比其他絲杠、同步帶和齒輪齒條驅(qū)動的一個顯著優(yōu)勢。
3.適合高速直線運(yùn)動。因為不存在離心力的約束，普通材料亦可以達(dá)到較高的速度。而且如果初、次級間用氣墊或磁墊保存間隙，運(yùn)動時無機(jī)械接觸，因而運(yùn)動部分也就無摩擦和噪聲。這樣，傳動零部件沒有磨損，可大大減小機(jī)械損耗，避免拖纜、鋼索、齒輪與皮帶輪等所造成的噪聲，從而提高整體效率。
4.初級繞組利用率高。在管型直線感應(yīng)電機(jī)中，初級繞組是餅式的，沒有端部繞組，因而繞組利用率高。
5.無橫向邊緣效應(yīng)。橫向效應(yīng)是指由于橫向開斷造成的邊界處磁場的削弱，而圓筒型直線電機(jī)橫向無開斷，所以磁場沿周向均勻分布。
6.容易克服單邊磁拉力問題。徑向拉力互相抵消，基本不存在單邊磁拉力的問題。
7.易于調(diào)節(jié)和控制。通過調(diào)節(jié)電壓或頻率，或更換次級材料，可以得到不同的速度、電磁推力，適用于低速往復(fù)運(yùn)行場合。
8.適應(yīng)性強(qiáng)。直線電機(jī)的初級鐵芯可以用環(huán)氧樹脂封成整體，具有較好的防腐、防潮性能，便于在潮濕、粉塵和有害氣體的環(huán)境中使用；而且可以設(shè)計成多種結(jié)構(gòu)形式，滿足不同情況的需要。
直線電機(jī)的發(fā)展
1840年
Wheatsone開始提出和制作了略具雛形的直線電機(jī)。
1905年
曾有兩人分別建議將直線電動機(jī)作為火車的推進(jìn)機(jī)構(gòu)，一種建議是將初級放在軌道上，另一種建議是將初級放在車輛底部。這些建議無疑是給當(dāng)時直線電機(jī)研究領(lǐng)域的科研人員的一劑興奮劑，以致許多地區(qū)的科研人員都投入了這些研究工作。1917年出現(xiàn)了圓筒形直線電動機(jī)，事實(shí)上那是一種具有換接初級線圈的直流磁阻電動機(jī)，人們試圖把它作為導(dǎo)彈發(fā)射裝置，但其發(fā)展并沒有超出模型階段。
1940年-1955年
世界一些發(fā)達(dá)地區(qū)科研人員，在實(shí)驗的基礎(chǔ)上，又進(jìn)行了一些實(shí)驗應(yīng)用工作。1945年，美西屋電氣公司首先研制成功的電力牽引飛機(jī)彈射器，它以7400kW的直線電動機(jī)為動力，成功地用4.1s的時間將一架重4535kg，的噴氣式飛機(jī)在165m的行程內(nèi)由靜止加速的188km/h的速度，它的試驗成功，使直線電動機(jī)可靠性好等優(yōu)點(diǎn)受到了應(yīng)有的重視，隨后，美利用直線電機(jī)制成的、用作抽汲鉀、鈉等液態(tài)金屬的電磁泵，為的是核動力中的需要。1954年，英國飛機(jī)制造公司利用雙邊扁平型直流直線電機(jī)制成了發(fā)射導(dǎo)彈的裝置，其速度可達(dá)1600km/h。在這個階段中，尤需值得一提的是，直線電機(jī)作為高速列車的驅(qū)動裝置得到了各國的高度重視并計劃予以實(shí)施。
1965年
隨著控制技術(shù)和材料性能的顯著提高，應(yīng)用直線電機(jī)的實(shí)用設(shè)備被逐步開發(fā)出來，例如采用直線電機(jī)的MHD泵、自動繪圖儀、磁頭定位驅(qū)動裝置、電唱機(jī)、縫紉機(jī)、空氣壓縮機(jī)、輸送裝置等。
1971年至今
從1971年開始到目前的這個階段，直線電機(jī)終于進(jìn)入了獨(dú)立的應(yīng)用時代，在這個時代，各類直線電機(jī)的應(yīng)用得到了迅速的推廣，制成了許多具有實(shí)用價值的裝置和產(chǎn)品，例如直線電機(jī)驅(qū)動的鋼管輸送機(jī)、運(yùn)煤機(jī)、起重機(jī)、空壓機(jī)、沖壓機(jī)、拉伸機(jī)、各種電動門、電動窗、電動紡織機(jī)等等。特別可喜的是利用直線電機(jī)驅(qū)動的磁懸浮列車，其速度已超500km/h，接近了航空的飛行速度，且試驗行程累計已達(dá)數(shù)十萬千米。
近年來，隨著自動控制技術(shù)和微型計算機(jī)的高速發(fā)展，對各類自動控制系統(tǒng)的定位精度提出了更高的要求，世界許多地區(qū)都在研究、發(fā)展和應(yīng)用直線電機(jī)，使得直線電機(jī)技術(shù)發(fā)展速度加快，直線電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。
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