直線電機是指一種利用電磁作用原理，將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動動能的驅(qū)動裝置，它是一種能實現(xiàn)往復(fù)直線運動的電動機。

直線電機無論是從結(jié)構(gòu)上還是工作原理上看，都是從旋轉(zhuǎn)電機而來的。首先從結(jié)構(gòu)上來講，可以認(rèn)為直線電機是將旋轉(zhuǎn)電機沿其軸向剖開，然后將其定子和轉(zhuǎn)子展開。

直線電機的結(jié)構(gòu)

直線步進電機的內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)可以看作是將一臺旋轉(zhuǎn)式電機沿徑向面進行剖開，并將電機的圓周展開成直線而形成的。其中其內(nèi)部的定子就相當(dāng)于其直線電機當(dāng)中的初級，其內(nèi)部的轉(zhuǎn)子相當(dāng)于直線電機當(dāng)中的次級，當(dāng)向直線電機初級進行通入電流后，即就會在初次級之間的氣隙當(dāng)中產(chǎn)生行波的磁場，直線電機在行波磁場與次級的永磁體的相互作用下即就產(chǎn)生了驅(qū)動力，從而實現(xiàn)了連接直線電機的運動部件進行直線運動的目的。

直線電機工作原理

直 線電機是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉(zhuǎn)電機按徑向剖開，并展成平面而成。由定子演變而 來的一側(cè)稱為初級，由轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)稱為次級。在實際應(yīng)用時，將初級和次級制造成不同的長度，以保證在所需行程范圍內(nèi)初級與次級之間的耦合保持不變。 直線電機可以是短初級長次級，也可以是長初級短次級。考慮到制造成本、運行費用，目前一般均采用短初級長次級。

直線電動機的工作原 理與旋轉(zhuǎn)電動機相似。以直線感應(yīng)電動機為例：當(dāng)初級繞組通入交流電源時，便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場，次級在行波磁場切割下，將感應(yīng)出電動勢并產(chǎn)生電流，該電 流與氣隙中的磁場相作用就產(chǎn)生電磁推力。如果初級固定，則次級在推力作用下做直線運動;反之，則初級做直線運動。直線電機的驅(qū)動控制技術(shù)一個直線電機應(yīng)用 系統(tǒng)不僅要有性能良好的直線電機，還必須具有能在安全可靠的條件下實現(xiàn)技術(shù)與經(jīng)濟要求的控制系統(tǒng)。

直線電機的優(yōu)點：

1.沒有機械接觸，驅(qū)動力在氣隙中產(chǎn)生，除了線性電機導(dǎo)軌沒有任何其他摩擦

2.結(jié)構(gòu)簡單，體積小，通過使用最少數(shù)量的元件來實現(xiàn)我們的線性驅(qū)動，而這只是一個移動部件

3.理論上的運行不受任何限制，其性能不會受其行程大小變化的影響

它的操作可以提供多種速度操作，覆蓋幾微米到幾米每秒，特別是高速是其突出的優(yōu)勢之一

5.加速度，高達(dá)10克

6.運動穩(wěn)定，因為除了支撐直線導(dǎo)軌或浮動軸承外，沒有其他機械連接或轉(zhuǎn)換裝置

7.由于消除了影響精度的中間環(huán)節(jié)，精度和可重復(fù)性很高。系統(tǒng)的精度取決于位置傳感元件，具有高達(dá)亞微米的合適反饋裝置

8.易于維護，由于零件較小，與機芯無機械接觸，從而大大減少了零件的磨損，維護很少或根本沒有，使用壽命更長。直線電機與“旋轉(zhuǎn)電機，滾珠絲杠”傳動性能對比表性能旋轉(zhuǎn)電機+滾珠絲杠直線電機。

直線電機的缺點：

1.直線電機功耗，特別是在高負(fù)荷，高加速度的運動中，機器的瞬時電流對電廠的供電系統(tǒng)帶來沉重的負(fù)荷;

2是高振動，直線電機的動態(tài)剛度極低，不能起緩沖阻尼作用，高速運動容易導(dǎo)致機器其他部位共振;

3是大熱量，固定在工作臺底部的直線電機是高發(fā)熱元件，安裝位置不利于自然冷卻，對機器溫度控制造成很大挑戰(zhàn);

4不自鎖，為了確保安全運行，線性電機驅(qū)動的運動軸，尤其是垂直運動軸，必須增加額外的鎖定機構(gòu)，以增加機器的復(fù)雜性。

隨著高速加工技術(shù)的快速發(fā)展，對傳動與控制系統(tǒng)的要求也越來越高，因此正在加大對直線電機驅(qū)動技術(shù)的研究力度。現(xiàn)在已經(jīng)克服了線性電動機的許多缺點，線性電動機的動力性能更加顯著。線性驅(qū)動技術(shù)的研究不僅是技術(shù)向更高，更快發(fā)展的趨勢，也是為了更好地滿足市場需求，帶來更大的經(jīng)濟效益，成為未來發(fā)展的必然趨勢。