带直线电机的电动执行器

大多数电动机是旋转的。同时，许多生产机器的工作机构必须根据其工作技术，进行平移（例如输送机、传送带等）或往复运动（金属切削机床、机械手、活塞等机械的进给机构).

旋转运动向平移运动的转变是通过特殊的运动学连接实现的：丝杠螺母、球面螺旋齿轮、齿条、曲柄机构等。

工作机械的建造者自然希望使用转子做直线运动的发动机来带动工作体作正向和往复运动。

目前，电力驱动是使用线性异步、阀门和 步进电机… 原则上，任何类型的直线电机都可以通过在平面内线性移动圆柱形定子而由旋转电机形成。

把感应电机定子变成一个平面，就可以得到直线感应电机结构的一个思路。在这种情况下，定子的磁化力矢量将沿定子的跨度线性移动，即。在这种情况下，不是旋转（如在传统电机中），而是形成定子的行进电磁场。

作为次级元件，可以使用铁磁条，沿定子放置有一个小气隙。该条用作电池转子。次级元件由移动的定子场承载，并以比定子场的速度小线性绝对滑移量的速度线性移动。

行进的电磁场的线速度为

其中 τ, m — 极距 — 线性异步电动机相邻磁极之间的距离。

二次元速度

其中 sL——相对线性滑移。

当为电机提供标准频率电压时，产生的场速度将足够高（超过 3 m/s），这使得使用这些电机驱动工业机构变得困难。这种发动机用于高速运输机构。为了获得较低的运行速度和线性感应电机的速度控制，其绕组由变频器供电。

米。 1.直线单轴电机的设计。

几个选项用于设计线性感应电机。其中之一如图所示。 1.这里，次级元件（2）——连接到工作体的带，在定子3产生的行进电磁场的作用下沿着导轨1移动。但是，这种设计便于与工作机组装，它与定子磁场的显着漏电流有关，因此电机的 cosφ 会很低。

如图。 2.圆柱直线电机

为了增加定子和次级元件之间的电磁连接，后者被放置在两个定子之间的槽中，或者将电机设计为圆柱体（见图2）。在这种情况下，电机定子是一个管(1)、内部有圆柱形绕组(2)为定子绕组。铁磁垫圈3放置在作为磁路的一部分的线圈之间。次级元件是管状杆，它也由铁磁材料制成。

线性感应电机也可以采用倒置设计，其中次级静止，而定子移动。这些发动机通常用于车辆。在这种情况下，使用导轨或特殊胶带作为次要元件，并将定子放置在可移动的托架上。

线性异步电机的缺点是效率低和相关的能量损失，主要是次级元件（转差损失）。

最近除了异步，也开始使用 同步（气门）发动机…… 这种类型的直线电机的设计类似于图 1 所示的设计。 1、电机的定子变成平面，永磁体放在次级上。倒置的设计变体是可能的，其中定子是可移动的部件而永磁体次级元件是固定的。定子绕组根据磁铁的相对位置进行切换。为此，设计中提供了位置传感器（图 1 中的 4）。

线性步进电机也有效地用于位置驱动。如果步进电机的定子布置在平面中，并且次级元件制成板的形式，通过铣削通道在其上形成齿，则通过适当切换定子绕组，次级元件将执行一个离散的运动，其步幅可以非常小——精确到几分之一毫米。倒置设计通常用于次级静止不动的地方。

直线步进电机的速度由齿距 τ 的值、相数 m 和开关频率决定

获得高速运动不会造成困难，因为齿轮的划分和频率的增加不受技术因素的限制。 τ 的最小值存在限制，因为间距与定子和次级之间的间隙之比必须至少为 10。

使用离散驱动器不仅可以简化执行线性一维运动的机构的设计，还可以使用单个驱动器获得两轴或多轴运动。如果将两个绕组系统正交放置在动件的定子上，并在两个垂直方向上的次级元件上开槽，则动件将在两个坐标系上进行离散运动，即提供平面运动。

在这种情况下，会出现为可移动元件创建支撑的问题。为了解决这个问题，可以使用气垫——将空气的压力提供给运动元件下方的空间。线性步进电机提供相对较低的推力和低效率。它们的主要应用领域是光机械手、光装配机、测量机、激光切割机和其他设备。