时期。由于直线电机还没能找到唯独它能处理问题的领域,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期绐终未能得到直正的应用。
第二阶段是直线电机全面的开发阶段。在这期间,以英国E?Laithw aite教授为首的一些人在强调直线电动机的基础研究的情况下,取得了不少研究成果,包括发表直线电机理论分析文章和出版比较系统介绍直线电机的专著《Induction M achines fo r Special Purpo ses》。这些给直线电机领域起到了一个推动作用,作出了开创性的贡献,也使直线电机再一次受到了重视。
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,如结构相对比较简单、无接触、无磨损、噪声低、速度快、精度高等。近年,随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。基于此,文中就直线电机的特点、研究历史、近况和应用前景作简要介绍。
(2)在工业中。直线电机在直线传动和物料输送等方面具有独特的优势,如分拣输送线、升降机等。在各种工业机床中,也可普遍的使用直线电机代替旋转电机,主要是利用其速度快精度高的特点,如直线电机驱动的冲压机、压铸机、电火花成形机等。
(3)在民用方面。一些生活用品如家电(空调、冰箱等)、驱动门等都可用上直线电机,日本的日东工器公司制造的A1015-0920直线电机驱动的空气压缩机就慢慢的变成了一种非常成熟的产品。
统先进的最近技术融入到成熟的电火花加工技术中,从而使电火花成形加工的性能得到较大的提高。
直线电机具结构相对比较简单、无接触、无磨损、噪声低、速度快、精度高等优点。各种相关这类的产品的推广成功充分说明了在科学技术快速的提升的今天,直线电机直接驱动模式必பைடு நூலகம்替代传统驱动模式,在社会生活所有的领域得到普遍的应用。国外在研究应用方面已有相当的成果,因而我们要积极借鉴其成功之处,结合国内实际,努力发展国内直线电机驱动技术,从而促进社会经济和科学技术的发展。
假如是7对电刷可分4对电刷1组和3对电刷1组分别引出2根正电源线对电刷近似总峰值堵转电流的057e2所承受的电流3对电刷近似为总峰值堵转电流的043各并联支路的电流仍不变
摘 要: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。
(2)具有比传统旋转电动机大得多的加、减速度。由于不会象旋转电机那样受到离心力的作用,因而直线速度能不受限制。
(4)结构相对比较简单,依靠电磁推力驱动,故运动安静,噪声低,从而改善工作环境。
(1)因气隙比旋转电机大,所以效率和功率因素要相对低一些,尤其在低速时比较明显。
(4)在军事方面,由于直线电机的速度极高,利用这点可将其应用于导弹、火箭和大炮中,这也是完全可能的。
直线电机有其独特的特点,但也有其自身的缺点,在实际应用研究中,应该权衡利弊,选择能充分的发挥直线电机自身优势的场合。通过直线电机的应用,推动所有的领域技术的进步。目前,我们正尝试将直线电机应用于电火花成形机,通过将直线
电枢最后引出两根线接电源E,电枢总电流由电流表A读出。图2b为电刷连线改接后的接线图,图中将一组并联电刷B1、B2分开,分别引出2根正(或负)电源线个电源相联,这样电机电枢共引出3根线根公共负线,实现电源内部并联。经这样联接后,不仅能不要防环流二级管,而且负载电流调节各自可以随心所欲地进行,根本不会产生互相牵制。这里用1台永磁直流自行车电机电刷按图2b改接后,做了起动电流、起动力矩模拟实验。当按图2a通电时,电压0.68V,起动直流为4 A,起动力矩为0.196Nm。当按图2b接线、E2同时通电时,E2电压0.61V,起动电流I2=2A,起动力矩0.196Nm,总电流为4A,与图2a总电流4A相等,起动力矩0.196Nm 也相等,说明可行。且随意减小E1或E2的电流,起动力矩也按线性关系减小,说明正确。
(4)并联电源,可以是直流发电机,也可以是晶体管直流稳压电源。但电源外并联负载均衡调节应同步进行,方法是通过两个电流表A1、A2的指示达到二者同步。
作者简介:张文海(1941-),男,高级工程师,主要是做微特电机实验和测试方法的研究。
在结构上,直线电机相当于旋转电机在顶上沿径向剖开并将其圆周拉直,工作原理同旋转电机相似。它不需要任何中间环节可直接驱动被控制对象产生直线轨迹运动,打破了传统“旋转电机机械变换环节”的传动形式,具有独特的优点:
(1)不存在中间环节的磨损问题,对给定路径可用高速进行高精度跟踪与定位。系统维护简单,可靠性好。
受国外直线电机应用潮流的影响,近几年,国内也涌现了诸多直线电机应用开发单位,主要有中科院电工所、西安交通大学、浙江大学等。在浙江大学、沈阳工业大学等都已有样机。其中浙江大学成立了全国首家直线电机研究所,取得了许多成果。国内主要研究成果有冲压机、摩擦压力机、矿山运输系统、自动绘图仪、直线],部分产品在社会上得到了推广应用。此外,令人感到欣慰的是2002年底,在上海,磁悬列车试通成功,它每小时的行驶速度最高可达432km。这些都表明国内的直线电机应用研究已经起步,并且在快速的提升。但与国外相比还存在很大的差距。
从1971年开始直线电机进入了独立应用阶段。在这一段时期,研究人员终于选择一条适合直线电机自身发展的独特思路。各类直线电机的应用得到了迅速的推广,出现了许多具有实用价值的产品,如运煤机、空压机、冲压机等。
近几年,直线电机发展十分迅速,在国外相继出现了许多直线电机研究室和研究人员。国际上许多电气企业均在研究和开发相关这类的产品,如美国的Koll-morg en公司和Westing ho use公司,日本三井精机公司、松下和德国的SIEMENS公司等。随着各种技术的进步和研究的展开,诸多高质量的直线电机产品和科研成果纷纷出现[3]。
(1)直流电源的内外并联法,只未解决高压大电流力矩电机的峰值堵转问题。因此时电压高,电流大,并联后,可降低对电源的要求。作连续堵转或其它实验,因电压低,电流小,一个电源便可安全使用。
(2)电源内并联时,电刷连线改接只为了峰值堵转测试需要,作完实验后应恢复原接线方式,不影响用户要。图2b为原理改接示意,实践中,一般力矩机有多对电刷和多个并联支路,电刷改接时可参照图2b分组引线对一组引出一根正电源线仍加原峰值电压,各组承受的峰值堵转电流为总电流的1/2,但各支路的电流仍不变。假如是7对电刷,可分4对电刷1组和3对电刷1组分别引出2根正电源线仍加原峰值电压,但是E1承受的电流(4对电刷)近似总峰值堵转电流的0.57, E2所承受的电流(3对电刷)近似为总峰值堵转电流的0.43,各并联支路的电流仍不变。
由于直线电机自身独特的优势,更多的国家开展了对直线电机的专题研究,慢慢的变多的相关高品质的产品出现。相信在不久的将来,直线电机在所有的领域必将得到普遍的应用。
(1)在交通运输业中。可由直线电机驱动的磁悬浮列车、地铁等,具有高速、舒适、安全、无污染等优点,将在实现新的交通输送工具发挥重要作用。
(3)电源外并联时,二极管D1、D2并不承受反向高压。但为了保险,反向击穿电压仍应选择高于电源电压的二级管。这里的关键是,负载电流大,极间耗散功率大,故二极管应选择额定电流大于负载电流1.5～2倍,且应加较大的散热板,以防止热击穿。二极管一旦击穿,负载电流马上全部分配在1个电源上,达不到并联目的。电源内并联没有此问题,既使1个电源不工作,也不可能影响另一个电源电流变化。
可以看出,直线电机的优势是很明显的。只要在应用时综合权衡利弊,直线电机定能发挥很大的作用。
直线电机种类非常之多,主要有感应式和永磁式交流直线伺服电动机、直线直流电动机、直线步进电动机和直线式开关磁阻同步电动机等。目前,在数字控制机床上应用的主流是感应式直线交流伺服电动机和永磁式直线年,美国Ingersol铣床公司生产了采用永磁同步直线高速加工中心,最大进给速度达76.2m/m im,加速度达(1～1.5)g。在1993年10.EM O展览会上,仅德EX-Cell-O公司一家展出直线多家公司展出了直线电机传动装置,如德Tr um pf公司的激光机床、法国Re-nault autom ation公司的加工中心等,展出的直线。这些被称为最有前途的展品表明,在高速度机床的进给机构中愈来愈多的采用直线 直线电机的发展历史和研究近况3.1 直线电机的发展历史
直线电机的历史最早可追溯到1840年惠斯登提出和制作雏形但不成功的直线多年。其发展大致可分为三个阶段[2]:探索实验阶段(1840—1955)、开发应用阶段(1956—1970)和实用商品化阶段(1971—)。
新型磁性材料和控制技术、冷却方法的出现,为应用经济高速高动力直线电机创造了条件。如In-dram at公司研制了最完整系列的直线电机,包括无罩壳同步直线电机,无罩壳异步直线电机和封闭式异步直线电机。直线电机的控制管理系统有标准接口,可保证与各种改型的数字变换器和程序控制器的兼容性。
在我国,直线电机的研究和应用发展起步较晚,从20世纪70年代初开始。1972年,浙江大学首先翻译了《直线感应电动机》译文集。之后,上海大学、中科院电工所等又编译了一些直线电机的书籍并出版。
[1] [美]S.A.纳斯尔.直线电机[M].科学出版社,1982.[2] 叶云岳.直线电机原理与应用[M].机械工业出版社,