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直线电机小论文

来源:鸿运,鸿运游戏,鸿运电子游戏发布时间:2020/02/13点击数:

  直线电机的发展及其应用场合 一 直线 年 Wheatstone 开始提出和制作了略具雏形的直线电机。从那时至今,在 160 多年的历史中,直线电机经历了三个时期。 (一) 探索实验时期(1840~1955) 从 1840 年到 1955 年的 116 年期间,直线电机从设想到实验到部分实验性应用,经历了一个不断探索,屡遭失败的过程。自从 Wheatstone 提出和试制了直线电机以后,最早明确地提到直线 年美国匹兹堡市的市长,在他所写的一篇文章中,首先明确地提到了直线电机以及它的专利。然而,由于当时的制造技术、工程材料以及控制技术的水平,在经过断断续续 ...

  直线电机的发展及其应用场合 一 直线 年 Wheatstone 开始提出和制作了略具雏形的直线电机。从那时至今,在 160 多年的历史中,直线电机经历了三个时期。 (一) 探索实验时期(1840~1955) 从 1840 年到 1955 年的 116 年期间,直线电机从设想到实验到部分实验性应用,经历了一个不断探索,屡遭失败的过程。自从 Wheatstone 提出和试制了直线电机以后,最早明确地提到直线 年美国匹兹堡市的市长,在他所写的一篇文章中,首先明确地提到了直线电机以及它的专利。然而,由于当时的制造技术、工程材料以及控制技术的水平,在经过断断续续 20 多年的顽强努力后,最终却未能获得成功。 至 1905 年,曾有两人分别建议将直线电动机作为火车的推进机构,一种建议是将初级放在轨道上,另一种建议是将初级放在车辆底部。这些建议无疑是给当时直线电机研究领域的科研人员的一剂兴奋剂,以致许多国家的科研人员都投入了这些研究工作。1917 年出现了第一台圆筒形直线电动机,事实上那是一种具有换接初级线圈的直流磁阻电动机,人们试图把它作为导弹发射装置,但其发展并没有超出模型阶段。 从 1930~1940 年期间,直线电机进入了实验研究阶段,在这个阶段中,科研人员获驭了大量的实验数据,从而对已有理论有了更深一层的认识,奠定了直线电机在今后的应用基础。 从 1940~1955 年期间世界一些发达国家科研人员,在实验的基础上,又进行了一些实验应用工作。1945年,美国西屋电气公司首先研制成功的电力牵引飞机弹射器,它以 7400kW 的直线电动机为动力,成功地用4.1s 的时间将一架重 4535kg,的喷气式飞机在 165m 的行程内由静止加速的 188km/h 的速度,它的试验成功,使直线电动机可靠性好等优点受到了应有的重视,随后,美国利用直线电机制成的、用作抽汲钾、钠等液态金属的电磁泵,为的是核动力中的需要。1954 年,英国皇家飞机制造公司利用双边扁平型直流直线电机制成了发射导弹的装置,其速度可达1600km/h。在这个阶段中,尤需值得一提的是,直线电机作为高速列车的驱动装置得到了各国的高度重视并计划予以实施。 在1840~1955年期间,是直线电机探索实验和部分实验应用时期,在直线电机与旋转电机的相互竞争中,由于直线电机的成本和效率方面没有能够战胜旋转电机,或者说,直线电机还没能找到唯独它能解决问题的领域,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始终未能得到真正的应用。 (二)开发应用时期(1956~1970) 自 1955 年以来,直线电机进入了全面的开发阶段,特别是该时期的控制技术和材料的惊人发展,更加助长了这种势头。在这段时期,申请直线机的专利件数也开始急速增加,该时期直线电机专利的增长率超过了所有其他技术领域的平均增长率。 到 1965 年以后,随着控制技术和材料性能的显著提高,应用直线电机的实用设备被逐步开发出来,例如采用直线电机的 MHD 泵、自动绘图仪、磁头定位驱动装置、电唱机、缝纫机、空气压缩机、输送装置等。 (三)实用商品时期(1971 年至今) 从 1971 年开始到目前的这个阶段,直线电机终于进入了独立的应用时代,在这个时代,各类直线电机的应用得到了迅速的推广,制成了许多具有实用价值的装置和产品,例如直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、各种电动门、电动窗、电动纺织机等等。特别可喜的是利用直线电机驱动的磁悬浮列车,其速度已超 500km/h,接近了航空的飞行速度,且试验行程累计已达数十万千米。 在这个时期,直线电机领域的研究人员通过对直线电机在历史发展中多次起落的分析,终于选择了一条适合直线电机自身发展的独特思路,它不再与旋转电机直接对抗,不以单机的形式与旋转电机竞争,而以直线电机系统与旋转电机系统相比,从而找到适合于自己的系统与旋转电机展开竞争,在旋转电机无能为力的地方寻找自己的位置。例如,直线电机应用于磁悬浮列车,液态金属的输送和搅拌,电子缝纫机和磁头定位装置,直线电机冲压机等等。直线电机走自己的道路,在满足人类需求的过程中求得自身的发展。在世界上一些发达国家,许多人和不少著名电气企业均在研究和开发直线电机产品,例如美国的西屋(Westinghouse)公司、德国的西门子(SIEMENS)公司、英国、法国、瑞典,特别是日本,其人员之多和范围之广是世界首屈的。我国直线电机的研究和应用发展是从 20 世纪 70 年代初开始的。主要成果有工厂行车、电磁锤、冲压机、摩擦压力机、磁分选机、玻璃搅拌、拉伸机、送料机、粒子加速器、邮政分拣机、矿山运输系统、计算机磁盘定位系统、自动绘图仪、直线电机驱动遥控(电动)窗帘机、直线电机驱动门、炒茶机等,我国直线电机研究虽然也取得了一些成绩,但和国外相比,其推广应用方面尚存在很大差距。 二 直线电机原理简介 直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能,而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开,并展成平面而成。对应旋转电机定子的部分叫初级,对应转子的部分叫次级。在初级绕组中通多相交流电,便产生一个平移交变磁场称为行波磁场。在行波磁场与次级永磁体的作用下产生驱动力,从而实现运动部件的直线运动。 直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能,而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开,并展成平面而成,如图 1 所示。 图 1 直线电机的转变过程 各系列直线电机分类及其特征 ■无铁芯直线电机 无铁芯电机的线圈内部不存在铁芯,线圈继续在双磁路中间运行,典型形状如图 1. 无齿槽效应,容易实现更安定的运动,实现更高精度 2. 体积小重量轻,易实现高加速度运行 : 图 2 无铁芯直线电机实物图 ■有铁芯直线电机 有铁芯电机的线圈缠绕在铁芯上,可以产生更大的推力。 1. 推力密度高,在同等尺寸下提供更高的推力,可提供最大上万牛顿推力 2. 磁性吸引力,动子定子间会产生较大的磁性吸引力 图 3 有铁芯直线 有铁芯直线电机实物图 ■圆筒状直线电机 圆筒状直线电机采用两端支撑机构,能简洁地替换丝杆机构。 图 5 圆筒状直线电机实物图 三 直线电机的特点及优势 (一)直线电机与旋转电机相比,主要有如下几个特点: 一是结构简单,由于直线电机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置,因而使得系统本身的结构大为简化,重量和体积大大地下降; 二是定位精度高,在需要直线运动的地。