直线电机的工作原理

直线电机不仅从结构上是从旋转电机演变 而来的，其工作原理也与旋转电机相似，遵 循电机学的一些基本电磁原理。这里直流永 磁直线电机为例子，说明一下直线电机的基本工作原理。

VLP0020-0160是一款音圈电机，和直线 电机在某种程度上是一致的。区别在于，音 圈电机只有一个线圈，磁极一般不超过2对， 只被要求在一对磁极的范围里运动，也就不 需要换相了。当需要突破这种行程限制，就 必需要有更多的磁极，和更多的线圈来接力， 这就是直线电机。所以音圈电机也叫做无换 向直线电机。)

下图表示的是典型的平板直线电机的结构。图中的灰色的部分是底板， 黄色的方块为一块块的永磁体，黄色和灰色部分组成了直线电机的定子。相 邻两个永磁体的极性是相反的，所以磁力线的分布如图中所示。黄色的点表 示次级线圈中导线的横截面。

可以看到导线的方向基本垂直于磁力线的方向，当导线中通过电流时， 会产生安培力。由左手定则可以得知，根据导线中电流方向的不同，可以使 线圈产生向左或者向右的力。这个力就是使直线电机直接做直线运动的推力直线电机的工作原理。

直线电机绝大部分为直流永磁同步直线电机。其他种类 的直线电机，如交流永磁同步直线电机、交流感应直线电机、步进直线电机。这些电机工作的基本原理都是类似的。

位于磁场中的载流导体，该导体受到力的作用，力的方向可按左手定则确定。力的大小由下面公式确定：

绕组形式：

交叉覆盖方式，三个线圈组合占一个极 距，空间利用率高，动子较短。线圈无 效的两边可排列在磁场外，可以增加散热效果。

非覆盖平铺方式，三个线圈占2个极距， 一般用于大推力电机，线圈的成型工艺 简单，但线圈中央必须留空，磁场利用率较低。

对于带铁芯直线电机通常需要采用消齿槽的工艺，斜槽一个方法，还有就是采用分数 槽，错开磁极和铁芯的整倍数关系。

直线电机的选型

直线电机选型的重要性

直线电机系统的结构与旋转电机系统的结构有所不同。旋转电机往往通过丝杠、皮带轮等转 动部件转化为直线运动。而直线电机采用直接驱动技术，直线电机的性能起到了决定性的作用。直线电机用户往往对负载的运动有一系列的要求。这样就需要我们为客户选择一款合适的电机。如果选择不当，则可能达不到客户的要求，或者给客户造成成本不必要的上涨。并不是所有的传 统传动机构都能被直线电机替代，如果工作状态不能发挥直线电机的高速性能，这种替代可能是 不合理的。

传统的旋转电机可以通过减速机构保证功率的正常发挥，而直线电机系统的持续推力和最大推 力是有限制的，且却不能通过减速等方式产生更大的力。所以当速度很低时，力也不能变大，所 以正常的功率不能被发挥出来。

另外对于成本问题，直线电机的前期成本虽然高于丝杆，但对于高精度的应用时，高等级的丝 杆的采购成本也会比较高，并且此时丝杆系统也需要考虑安装线性编码器，这样直线电机和丝杆 之间的成本差距就会变得很小；并且丝杆传动的平台还存在着使用中的维护和磨损问题，由此带 来的人工成本和维护成本也不容小视，最后，随着直线电机的生产技术的提高以及量产化的不断 扩大，其采购成本也在不断降低。

根据客户的要求选择电机
直线电机的使用目前还没有旋转电机广泛，了解直线电机的用户还不是很多。用 户在想使用直线电机时，没有自行选择直线电机的能力。这样就需要我们根据用户的 要求来帮用户选择。

由于用户没有选择的能力，所以用户只会提供他们的要求。根据直线电机应用场 合，这些要求往往是：行程、加速度、最高速度等。实际上，我们的客户都不会给我 们这些数据。因为这些数据时需要计算出来的，用户往往不会去计算，或者计算出来 的数据并不准确。这时候就需要我们想客户了解，直线电机需要带动什么样的负载， 这个负载要做什么样的运动。