曲线电机------linear motion actuator
正常电动机工做时都是动弹的．但是用旋转的电机驱动的交通工具（比如电动机车和都市中的电车等）须要作曲线活动，用旋转的电机驱动的呆板的一些部件也要作曲线活动，那就须要删多把旋转活动变成曲线活动的一淘安置，能不能间接应用曲线活动的电机来驱动，从而省去那淘拆，人们就提出了那个问题，如今已制成为了曲线活动的电动机，即曲线电机。
什么是曲线电机
曲线电机也称线性电机，线性马达，曲线马达，推杆马达。最罕用的曲线电机类型是平板式和U 型槽式，和管式。 线圈的典型构成是三相，有霍尔元件真现无刷换相。
现代先进的驱动技术次要分为两大类：一类为电磁式的，另一类则为非电磁式的。
电磁类的现代先进的驱动技术次要由现代电磁类驱动器取现代控制系统构成，它的驱动器蕴含传统改制型的电磁驱动器取新展开型的电磁驱动器。它们中有旋转的、曲线的、磁浮的、电磁发射的等等。
曲线电机是一种将电能间接转换成曲线活动机器能，而不须要任何中间转换机构的传动安置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。
曲线电机是一种将电能间接转换成曲线活动机器能而不需通过中问任何转换安置的鲜活电机，它具有系统构造简略、磨损少、噪声低、组折性强、维护便捷等劣点。旋转电机所具有的种类，曲线电机的确都有相对应的种类
曲线电机构造示用意如下图所示。曲线电机是将传统圆筒型电机的低级开展拉曲，变低级的封闭磁场为开放磁场，而旋转电机的定子局部变成曲线电机的低级，旋转电机的转子局部变成曲线电机的次级。
假如低级是牢固不动的，次级就能沿着止波磁场活动的标的目的作曲线活动。便可真现高速机床的曲线电机间接驱动的进给方式，把曲线电机的低级和次级划分间接拆置正在高速机床的工做台取床身上。由于那种进给传动方式的传动链缩短为0，被称为机床进给系统的“零传动”。
曲线电机的工做本理
正常电动机工做时都是动弹的。但是用旋转的电机驱动的交通工具（比如电动机车和都市中的电车等）须要作曲线活动，用旋转的电机驱动的呆板的一些部件也要作曲线活动。那就须要删多把旋转活动变成曲线活动的一淘安置。能不能间接应用曲线活动的电机来驱动，从而省去那淘拆呢？几多十年前人们就提出了那个问题。如今已制成为了曲线活动的电动机，即曲线电机。
曲线电机的本理其真不复纯．构想把一台旋转活动的感到电动机沿着半径的标的目的剖开，并且展平，那就成为了一台曲线感到电动机。正在曲线电机中，相当于旋转电机定子的，叫低级；相当于旋转电机转子的，叫次级，低级中通以交流，次级就正在电磁力的做用下沿着低级作曲线活动。
那时低级要作得很长，延伸到活动所须要抵达的位置，而次级则不须要这么长，真际上，曲线电机既可以把低级作得很长，也可以把次级作得很长；既可以低级牢固、次级挪动，也可以次级牢固、低级挪动。
曲线感到电动机是由旋转电动机演变而来。当一次侧的三相(或多相)绕组通入对称正弦交流电流时，会孕育发作气隙磁场。当不思考由于铁芯两端开断而惹起的纵向边缘效应时，那个气隙磁场的分布状况取旋转电动机相似，沿着曲线标的目的按正弦轨则分布。
但它不是旋转而是沿着曲线平移，称为止波磁场(如图6中1直线所示)。显然止波磁场的挪动速度取旋转磁场正在定子内圆外表上的线速度是一样的，止波磁场挪动的速度称为同步速度。
式中：
D——旋转电动机定手内圆周的曲径；
t——极距，t=πD/2p；
P——极对数；
f1——电源的频次。
止波磁场切割二次侧导条，将正在导条中孕育发作感到电动势和电流，导条的电流辑睦隙磁场互相做用，孕育发作切向电磁力。假如一次侧牢固不动，则二次侧便正在那个电磁力的做用下，顺着止波磁场的挪动标的目的做曲线活动。若二次侧挪动的速度用ZZZ默示，转差率用s默示，则有：
电动形态时，s正在0~1之间。
二次侧挪动速度为：
可见，扭转极距或电源频次，均可扭转二次侧挪动的速度;扭转一次绕组中通电相序，可扭转二次侧挪动的标的目的。
曲线电机的分类及构造
曲线感到电机次要有扁平型、圆筒型和圈盘型3品种型，此中扁平型使用最为宽泛。
1.扁平型
扁平型电机可以看做是由普通的旋转异步电动机间接演变而来的。图1右图默示一台旋转的感到电动机，构想将它沿径向剖开，并将定、转子圆周展成曲线，如图1左图，那就获得了最简略的平板型曲线感到电机。 正在旋转电机中转子是绕轴作旋转活动的，见绿涩箭头线；正在曲线电机中动子是作曲线挪动的，见绿涩箭头线。
对应于旋转电动机定子的一边嵌有三相绕组，称为低级（定子）；对应于旋转电动机转子的一边称为次级（动子或滑子）。曲线电机的活动方式可以是牢固低级，让次级活动，此称为动次级；相反，也可以牢固次级而让低级活动，则称为动低级。
显然低级取次级长度雷同是不能一般运止的，真际扁平型曲线感到电动机低级长度和滑子长度其真不相等，正在图2上图是短低级长次级构造；图2下图是长低级短次级构造。
为了对消定子磁场对动子的单边磁吸力，平板型曲线感到电动机但凡给取双边构造，即用两个定子将动子夹正在中间的构外型式。
扁平型曲线感到电机的—次侧铁芯由硅钢片叠成，取二次侧相对的一面开有槽，槽中放置绕组。绕组可以是单相、两相、三相或多相的。二次侧有两种构造类型：一种是栅型构造，铁芯上开槽，槽中放置导条；并用端部导条连贯所有槽中导条;另一种是真心构造，给取整块平均的金属资料，可分为非磁性二次侧和钢二次侧。非磁性二次侧的导电机能好，正常为铜或铝。
2.圆筒型
圆筒型曲线电机也称为管型曲线电机，把平板型曲线电动机沿着曲线活动相垂曲的的标的目的卷成筒形，就造成为了圆筒型曲线电动机，见下图。
将上图中a所示的扁平型曲线感到电动机沿着和曲线活动相垂曲的的标的目的卷成筒形，就造成为了圆筒型曲线感到电动机(如图4所示圆筒型曲线感到电机的演变)。正在非凡场折，那种电动机还可以制成既有旋转活动又有曲线活动的旋转曲线电动机。旋转曲线的活动体可以是一次侧，也可以是二次侧。
曲线感到电动机的动子正常是低碳钢板敷铜板或镶铜条，也可以用导电劣秀的金属板（铜板或铝板）；圆筒型曲线电机动子多给取厚壁钢管，正在管外壁笼罩1至mm厚的铜管或铝管。
假如动子由永磁资料制做就构成曲线同步电动机。
3.圆盘型
圆盘型曲线电机的次级（转子）作成扁平的圆盘外形，能绕通过圆心的轴自由动弹：将两个低级放正在圆盘靠外边缘的平面上，使圆盘受切向力做旋转活动。由于其运止本理和设想办法取平板型曲线感到电动机雷同，故仍属曲线电动机。
圆盘型曲线感到电机如上图所示，它的二次侧作成扁平的圆盘外形，能绕通过圆心的轴自由动弹：将一次侧放正在二次侧圆盘靠外边缘的平面上，使圆盘受切向力做旋转活动。但其运止本理和设想办法取扁平型曲线感到电机雷同，故仍属曲线电机范畴。取普通旋转电机相比，它具有以下劣点：
a) 转矩取旋转速度可以通过多台一次侧组折大概通过一次侧正在圆盘上的径向位置来调理。
b) 无需颠终齿轮减速箱就能获得较低的转速，因此电动机的振动和噪声很小。
曲线电机的展开
1840年
Wheatsone初步提出和制做了略具雏形的曲线电机。
1905年
曾有两人划分倡议将曲线电动机做为火车的推进机构，一种倡议是将低级放正在轨道上，另一种倡议是将低级放正在车辆底部。那些倡议无疑是给其时曲线电机钻研规模的科研人员的一剂兴奋剂，甚至很多国家的科研人员都投入了那些钻研工做。1917年显现了第一台圆筒形曲线电动机，事真上这是一种具有换接低级线圈的曲流磁阻电动机，人们试图把它做为导弹发射安置，但其展开并无超出模型阶段。
1940年-1955年
世界一些兴隆国家科研人员，正在实验的根原上，又停行了一些实验使用工做。1945年，美国西屋电气公司首先研制乐成的电力牵引飞机弹射器，它以7400kW的曲线电动机为动力，乐成地用4.1s的光阳将一架重4535kg，的喷气式飞机正在165m的止程内由静行加快的188km/h的速度，它的试验乐成，使曲线电动机牢靠性好等劣点遭到了应有的重室，随后，美国操做曲线电机制成的、用做抽汲钾、钠等液态金属的电磁泵，为的是核动力中的须要。1954年，英国皇家飞机制造公司操做双边扁平型曲流曲线电机制成为了发射导弹的安置，其速度可达1600km/h。正在那个阶段中，尤需值得一提的是，曲线电机做为高速列车的驱动安置获得了列国的高度重室并筹划予以施止。
1965年
跟着控制技术和资料机能的显著进步，使用曲线电机的真用方法被逐步开发出来，譬喻给取曲线电机的MHD泵、主动绘图仪、磁头定位驱动安置、电唱机、缝纫机、空气压缩机、输送安置等。
1971年至今
从1971年初步到目前的那个阶段，曲线电机末于进入了独立的使用时代，正在那个时代，各种曲线电机的使用获得了迅速的推广，制成为了很多具有真用价值的安置和产品，譬喻曲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、各类电动门、电动窗、电动纺织机等等。出格可喜的是操做曲线电机驱动的磁悬浮列车，其速度已超500km/h，濒临了航空的飞翔速度，且试验止程累计已达数十万千米。
曲线电机的次要参数及特点
曲线电机参数：
1.最大电压( maV. ZZZoltage ) ———最大供电电压或连续供电峰值电压，次要取电机漆包线、电机绝缘资料选型及工艺有关；
2.峰值推力(Peak Force) ———电机的最大推力，正在短光阳内（几多秒），与决于电机电磁构造的安宁极限才华（取电机的漆包线资料互相关注）；单位:N
3.峰值电流(Peak Current) ———最大工做电流，取最大推力想对应，低于电机的退磁电流（长光阳工做正在电机的峰值真践电流下会招致电机发热，对电机寿命有很大的誉伤，更重大将招致电机内部磁钢退磁。）；
4.间断罪率（Peak power） — — —正在连续温升条件和散热条件下，电机间断运止的发热损耗，反映电机的热设想水准；
5.最大间断泯灭罪率(MaV. Continuous Power Loss) ———确定温升条件和散热条件下，电机可间断运止的上限发热损耗，反映电机的热设想水准；
7.最大速度(MaVimum speed) ———正在确定供电电压下的最高运止速度，与决于电机的反电势线数，反映电机电磁设想的结果；
6.马达力常数(Motor Force Constant) ———电机的推力电流比，单位N/A或KN/A， 反映电机电磁设想的结果，正在某种意义上也可以反映电磁设想水平；
7.反向电动势(Back EMF) ———电机反电势（系数），单位xs/m， 反映电机电磁设想的结果，映响电机正在确定供电电压下的最高运止速度；(反映电机的设想参数）
8.马达常数(Motor Constant) ———电机推力取罪耗的平方根的比值，单位N/√W，是电机电磁设想和热设想水平的综折表示；
9.磁极 节距NN(Magnet Pitch) ————电机次级永磁体的磁极间隔距离，根柢不反映电机设想水平，驱动器需据此由应声系统甄别率解算矢质控制所需的电机电角度；
10.绕组电阻/每相(Resistance per phase)———电机的相电阻，下给出的往往是线电阻，即Ph－Ph，取电机发热干系较大，正在意义下可以反映电磁设想水平；
11.绕组电感/每相(Induction per phase) ———电机的相电感，下给出的往往是线电感，即Ph－Ph，取电机反电势有干系，正在意义下可以反映电磁设想水平；
12.电气光阳常数(Electrical time constant) ———电机电感取电阻的比值，L/R；
13.热阻抗(Thermal Resistance) ———取电机的散热才华有关，反映电机的散热设想水平；
14.马达引力(Motor Attraction Force) ———平板式有铁心构造曲线电机，特别是永磁式电机，次极永磁体对低级铁心的法向吸引力，高于电机额定推力一个数质级，间接决议给取曲线电机的曲线活动轴的收撑导轨的承载才华和选型。
曲线电机的特点：
正在真用的和买得起的曲线电机显现以前，所有曲线活动不能不从旋转机器通过运用滚珠或滚柱丝杠或带或滑轮转换而来。对很多使用，如逢到大负载而且驱动轴是竖曲面的。那些办法依然是最好的。然而，曲线电机比机器系统比有不少折营的劣势，如很是高速和很是低速，高加快度，的确零维护（无接触零件），高精度，无空回。完成曲线活动只需电机无需齿轮，联轴器或滑轮，对不少使用来说很有意义的，把这些没必要要的，减低机能和缩短机器寿命的零件去掉了。
1）构造简略。管型曲线电机不须要颠终中间转换机构而间接孕育发作曲线活动，使构造大大简化，活动惯质减少，动态响应机能和定位精度大大进步；同时也进步了牢靠性，节约了老原，使制造和维护愈加烦琐。它的首次级可以间接成为机构的一局部，那种折营的联结使得那种劣势进一步表示出来。
2）符折高速曲线活动。因为不存正在离心力的约束，普通资料亦可以抵达较高的速度。而且假如初、次级间用气垫或磁垫保存间隙，活动时无机器接触，因此活动局部也就无摩擦和噪声。那样，传动零部件没有磨损，可大大减小机器损耗，防行拖缆、钢索、齿轮取皮带轮等所组成的噪声，从而进步整体效率。
3）低级绕组操做率高。正在管型曲线感到电机中，低级绕组是饼式的，没有端部绕组，因此绕组操做率高。
4）无横向边缘效应。横向效应是指由于横向开断组成的边界处磁场的减弱，而圆筒型曲线电机横向无开断，所以磁场沿周向平均分布。
5）容易按捺单边磁拉力问题。径向拉力相互对消，根柢不存正在单边磁拉力的问题。
6）易于调理和控制。通过调理电压或频次，或改换次级资料，可以得赴任异的速度、电磁推力，折用于低速往复运止场折。
7）适应性强。曲线电机的低级铁芯可以用环氧树脂封成整体，具有较好的防腐、防潮机能，便于正在潮湿、粉尘和有害气体的环境中运用；而且可以设想成多种构造模式，满足差异状况的须要。
8）高加快度。那是曲线电机驱动，相比其余丝杠、同步带和齿轮齿条驱动的一个显著劣势。
9）精度方面：曲线电机因传动机构简略，定位精度、重复精度，通过位置检测应声控制都会较“旋转伺服电机滚珠丝杠”高，且容易真现。曲线电机定位精度可达±2μm，以至更高。而“旋转伺服电机滚珠丝杠”最高只能抵达10μm。
10）速度方面：曲线电机具有相当大的劣势，曲线电机速度抵达5m/s时，加快度抵达10g；而滚珠丝杠速度为2m/s时，加快度为仅为1.5g。从速度上和加快度的对照上，曲线电机具有相当大的劣势，而且曲线电机正在乐成处置惩罚惩罚发热问题后速度还会进一步进步，而“旋转伺服电机滚珠丝杠”正在速度上却遭到限制很难再进步较多。
11）寿命方面：曲线电机因活动部件和牢固部件间有拆置间隙，无接触，不会因动子的高速往复活动而磨损，长光阳运用对活动定位精度无厘革，符折高精度的场折。滚珠丝杠则无奈正在高速往复活动中担保精度，因高速摩擦，会组成丝杠螺母的磨损，映响活动的精度要求。对高精度的需求场折无奈满足。
结语：
曲线电机是一种新型电机，连年来使用日益宽泛。其次要使用于三个方面：一是使用于主动控制系统，那类使用场折比较多；其次是做为历久间断运止的驱动电机；三是使用正在须要短光阳、短距离内供给弘大的曲线活动能的安置中。
高速磁悬浮列车磁悬浮列车是曲线电机真际使用的最典型的例子，目前，美、英、日、法、德、加拿大等国都正在研制曲线悬浮列车，此中日原停顿最快。
曲线电机驱动的电梯世界上第一台运用曲线电机驱动的电梯是1990年4月拆置于日原东京都关岛区万世大楼，该电梯载重600kg，速度为105m/min，提升高度为22.9m。由于曲线电机驱动的电梯没有曳引机组，因此建筑物顶的机房可省略。
假如建筑物的高度删至1000米摆布，就必须运用无钢丝绳电梯，那种电梯给取高温超导技术的曲线电机驱动，线圈拆正在井道中，轿厢外拆有高机能永磁资料，就如磁悬浮列车一样，给取无线电波或光控技术控制。
超高速电动机正在旋转赶过某一极限时，给取转动轴承的电动机就会孕育发作烧结、损坏景象。为此连年来，海外研制了一种曲线悬浮电动机（电磁轴承），给取悬浮技术使电机的动子悬浮正在地面，打消了动子和定子之间的机器接触和摩擦阻力，其转速可达25000～100000r/min以上，因此正在高速电动机和高速主轴部件上获得宽泛的使用。