由于直線電機不需要任何傳動裝置，就能直接產(chǎn)生連續(xù)單向或往復的直線運動，將電能轉(zhuǎn)化為機械能，因此具有非常廣闊的應用前景。同時，直線電機的應用研究也是現(xiàn)今一個重要的研究課題，直線電機再制造業(yè)、交通運輸業(yè)、航天航空業(yè)等都有廣泛的應用。

一直線電機的應用

01直線電機在傳統(tǒng)制造業(yè)的應用

　　傳統(tǒng)機床的驅(qū)動裝置依賴絲杠驅(qū)動，絲杠驅(qū)動本身就具有磨擦、扭曲及較長的振動衰減時間等一系列不利因素，限制了傳統(tǒng)驅(qū)動裝置的效率和精度。直線電機驅(qū)動技術具有傳統(tǒng)驅(qū)動裝置無法比擬的高效率、高精度，并且結(jié)構簡單

　　自1993年德國Ex-CELL-o公司研發(fā)出世界上第一臺直線電機驅(qū)動工作臺的加工中心以來，直線電機已在不同種類的機床上得到應用。目前，世界上知名的機床制造商幾乎無一例外地都推出了直線電機驅(qū)動的機床產(chǎn)品，覆蓋了絕大多數(shù)機床類型。

　　直線電機應用在電子設備中，具有定位精度高、噪聲低、運動穩(wěn)定等優(yōu)點，如打印機、軟盤驅(qū)動器、掃描儀等等常用電子設備中均有應用。

　　由直線電機驅(qū)動的物料傳輸裝置具有結(jié)構簡單、運行可靠、成本低、效率與智能化程度高等優(yōu)勢，目前主要應用在升降機、分揀傳輸線、電子產(chǎn)品加工生產(chǎn)線、食品加工線及制藥生產(chǎn)線等各種工業(yè)物料傳輸裝置等。

02直線電機在交通運輸業(yè)的應用

　　與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動電力機車相比，直線電機驅(qū)動的機車具有造價低、振動小、噪聲低、爬坡能力強、牽引能力優(yōu)越、通過曲線半徑小、能耗低、污染小、安全性能好等諸多優(yōu)點，直線電機在交通運輸行業(yè)有廣泛的應用前景。各國都在大力促進諸如高、低速磁浮直線電機以及非磁浮類型直線電機直驅(qū)技術的研究，多種多樣的智能交通運輸系統(tǒng)正在投入開發(fā)。

03直線電機在航天航空業(yè)應用

　　直線電機在航天航空業(yè)的應用主要體現(xiàn)在軍事上。2003 年，美國研制用于航空母艦上推動飛機起飛的永磁直線同步電機可使飛機在極短時間內(nèi)加速到起飛速度，增加了單位時間起飛飛機數(shù)量，具有重要的軍事意義。2005 年，美國南卡羅萊納州立大學對航空母艦上運載的航空器發(fā)射平臺用永磁直線同步電機進行了初步設計，并采用虛擬試驗平臺對電機設計方案進行了驗證。日本九州大學正在研究直線電機驅(qū)動的火箭發(fā)射裝置，主要對火箭的動力性能進行控制仿真的研究。

　　在航空動力系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥是重要的流量調(diào)節(jié)裝置之一，發(fā)動機的推力改變及精確控制的實現(xiàn)都在很大程度上依賴于調(diào)節(jié)閥的特性。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥體積大、效率低，且控制難度大。直線步進電機與閥本體相結(jié)合的新型調(diào)節(jié)閥可靠性高、定位精度高、性能優(yōu)越，具有極大的應用前景。

04直線電機在海洋

　　波浪能發(fā)電是直線電機作為發(fā)電機應用的典型代表。波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能，是海洋能源中能量最不穩(wěn)定的一種的能源。直線電機式波浪能裝置不依賴機械或液壓轉(zhuǎn)換裝置，效率更高，多年來，國外相關機構在此方面進行了大量的研究。例如，英國 Trident Energy 公司設計的水翼艇裝漂浮平臺內(nèi)部裝有直線發(fā)電機，每個平臺最高可以發(fā)生1MW電量，試驗安裝于2009年進行。荷蘭研制的阿基米德( Archimedes Wave Swing)波能轉(zhuǎn)換裝置，利用波峰和波谷對轉(zhuǎn)換裝置的壓力差產(chǎn)生相對運動，帶動直線發(fā)電機發(fā)電。美國俄勒岡州立大學已開發(fā)了一套基于海洋能的永磁直線發(fā)電浮標。瑞典也正在開發(fā)漂浮直驅(qū)點吸收式波浪能發(fā)電機，同樣采用直線發(fā)電機。

　　在國內(nèi)，中科院廣州能源所在“十一五”期間還開展了浮子直線電機式波浪能裝置的研發(fā)，目前10kW浮子直線電機式波浪能裝置“哪吒一號”已經(jīng)進行了實海況發(fā)電試驗。

二直線電機的發(fā)展

　　直線電機具有高動態(tài)性、高精度和基本無需維護等優(yōu)點，其制造技術及驅(qū)動控制技術日趨成熟，目前直線電機的研究和發(fā)展趨勢主要有以下幾方面：

01加強基礎理論及設計研究

　　由于直線電機結(jié)構的特殊性，旋轉(zhuǎn)電機的相關理論不能直接應用到直線電機上，使得直線電機的分析變得更為復雜。為此，相關專家進行了大量的研究工作，提出了各種理論分析方法。為保證電動機產(chǎn)生最大推力和最高效率，應不斷加強理論方法研究，并引入各種優(yōu)化算法，對直線電機進行計算機輔助優(yōu)化設計。

02研究開發(fā)新技術和新材料

　　為了擴大直線電機的應用領域，應根據(jù)新的原理不斷開發(fā)專用直線電機。薄膜直線電機利用庫侖力原理設計，結(jié)構簡單，電場由電壓產(chǎn)生，電壓的開關特性比電流好，可應用在需精密定位的設備上。近幾年國外對直線振蕩電機研究比較多，各國的研究者都在力求開發(fā)力能指標更好的直線振蕩電機。

03提高直線電機的性能，向大推力、高速度方面發(fā)展

　　直線電機在技術性能上應提高推力和速度。通過磁路優(yōu)化設計，減少端部效應、齒槽效應等所造成的推力波動，同時提高速度和加速度以適應高速和超高速切削的要求。不斷提高直線電機的容量，以滿足交通運輸業(yè)的要求。

04創(chuàng)新結(jié)構設計，向功能部件方向發(fā)展

　　目前，直線電機在結(jié)構設計上未形成統(tǒng)一的標準，同時由于結(jié)構的單一化，限制了直線電機的應用。因此，直線電機在結(jié)構設計上應向模塊化、標準化和系列化發(fā)展，形成功能部件，以便易于安裝和調(diào)整。

05研究直線電機的控制精度，提高動態(tài)性能

　　直線電機實際上是一個直線運動伺服單元，需要控制起動停止、加速及穩(wěn)態(tài)運行等過程中的技術參數(shù)，控制系統(tǒng)是其不可分割的部分。在控制系統(tǒng)中，計算機及多CPU處理系統(tǒng)的應用越來越普遍，更使直線電機系統(tǒng)的綜合性能發(fā)生了根本性的變化。控制策略也是非常重要的，在 PID 控制的基礎上，前饋控制、重復學習控制和非線性控制等技術不斷在控制系統(tǒng)中得到應用，使得控制精度越來越高。

06研究開發(fā)相應的性能測試系統(tǒng)

　　目前關于直線電機性能測試的研究還不是很多，有的研究靜態(tài)性能測試，有研究的動態(tài)性能測試。有些參照旋轉(zhuǎn)電機的實驗方法，有些設計了針對特定系統(tǒng)的實驗方法和設備，沒有統(tǒng)一的方法與標準。因此直線電機性能測試系統(tǒng)的研制迫在眉睫，對其靜( 動) 態(tài)推力、速度、加速度、位移等重要特性都應有相應的測試方法，不同類型直線電機應制定相應的標準。

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