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直線電機原理
發布時間:2019-9-5 16:06:52      點擊次數:1249

       直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動機械能,而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉電機按徑向剖開,并展成平面而成。 

       直線電機也稱線性電機,線性馬達,直線馬達,推桿馬達。常使用的直線電機類型是平板式和U型槽式,和管式。線圈的典型組成是三相,有霍爾元件實現無刷換相。


       該圖直線電機明確顯示動子(forcer,rotor)的內部繞組。磁鐵和磁軌。動子是用環氧材料把線圈壓成的。而且,磁軌是把磁鐵固定在鋼上。

  直線電機經常簡單描述為旋轉電機被展平,而工作原理相同。動子(forcer,rotor)是用環氧材料把線圈壓縮在一起制成的;磁軌是把磁鐵固定在鋼上。電機的動子包括線圈繞組,霍爾元件電路板,電熱調節器(溫度傳感器監控溫度)和電子接口。在旋轉電機中,動子和定子需要旋轉軸承支撐動子以保證相對運動部分的氣隙(air gap)。同樣的,直線電機需要直線導軌來保持動子在磁軌產生的磁場中的位置。

  和旋轉伺服電機的編碼器安裝在軸上反饋位置一樣,直線電機需要反饋直線位置的反饋裝置--直線編碼器,它可以直接測量負載的位置從而提高負載的位置精度。

  由定子演變而來的一側稱為初級,由轉子演變而來的一側稱為次級。在實際應用時,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??紤]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電動機相似。以直線感應電動機為例:當初級繞組通入交流電源時,便在氣隙中產生行波磁場,次級在行波磁場切割下,將感應出電動勢并產生電流,該電流與氣隙中的磁場相作用就產生電磁推力。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。

  直線電機的原理并不復雜。設想把一臺旋轉運動的感應電動機沿著半徑的方向剖開,并且展平,這就成了一臺直線感應電動機(圖)。在直線電機中,相當于旋轉電機定子的,叫初級;相當于旋轉電機轉子的,叫次級。初級中通以交流,次級就在電磁力的作用下沿著初級做直線運動。這時初級要做得很長,延伸到運動所需要達到的位置,而次級則不需要那么長。實際上,直線電機既可以把初級做得很長,也可以把次級做得很長;既可以初級固定、次級移動,也可以次級固定、初級移動。

  對直線電機控制技術的研究基本上可以分為三個方面:一是傳統控制技術,二是現代控制技術,三是智能控制技術。傳統的控制技術如PID反饋控制、解耦控制等在交流伺服系統中獲得了廣泛的應用。其中PID控制蘊涵動態控制過程中的信息,具有較強的魯棒性,是交流伺服電機驅動系統中基本的控制方式。為了提高控制效果,往往采用解耦控制和矢量控制技術。在對象模型確定、不變化且是線性的以及操作條件、運行環境是確定不變的條件下,采用傳統控制技術是簡單有成效的。但是在高精度微進給的高性能場合,就考慮對象結構與參數的變化。各種非線性的影響,運行環境的改變及環境干擾等時變和不確定因素,才能獲得滿意的控制效果。因此,現代控制技術在直線伺服電機控制的研究中引起了很大的重視。常用控制方法有:自適應控制、滑模變結構控制、魯棒控制及智能控制。主要是將模糊邏輯、神經網絡與PID、H∞控制等現有的成熟的控制方法相結合,取長補短,以獲得更好的控制性能。


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