帶直線電機的電動執行器

大多數電動機是旋轉的。同時，許多生產機器的工作機構必鬚根據其工作技術，進行平移（例如輸送機、傳送帶等）或往復運動（金屬切削機床、機械手、活塞等機械的進給機構).

旋轉運動向平移運動的轉變是通過特殊的運動學連接實現的：絲槓螺母、球面螺旋齒輪、齒條、曲柄機構等。

工作機械的建造者自然希望使用轉子做直線運動的發動機來帶動工作體作正向和往復運動。

目前，電力驅動是使用線性異步、閥門和 步進電機… 原則上，通過在平面內線性移動圓柱形定子，可以從旋轉電機形成任何類型的直線電機。

把感應電機定子變成一個平面，就可以得到直線感應電機結構的一個思路。在這種情況下，定子的磁化力矢量將沿定子的跨度線性移動，即。在這種情況下，不是旋轉（如在傳統電機中），而是形成定子的行進電磁場。

作為次級元件，可以使用鐵磁條，沿定子放置有一個小氣隙。該條用作電池轉子。次級元件由移動的定子場承載，並以比定子場的速度小線性絕對滑移量的速度線性移動。

行進的電磁場的線速度為

其中 τ, m — 極距 — 線性異步電動機相鄰磁極之間的距離。

二次元速度

其中 sL——相對線性滑移。

當為電機提供標準頻率電壓時，產生的場速度將足夠高（超過 3 m / s），這使得使用這些電機驅動工業機構變得困難。這種發動機用於高速運輸機構。為了獲得較低的運行速度和線性感應電機的速度控制，其繞組由變頻器供電。

米。 1.直線單軸電機的設計。

幾個選項用於設計線性感應電機。其中之一如圖所示。 1.這裡，次級元件(2)——連接到工作體的帶，在定子3產生的行進電磁場的作用下沿著導軌1移動。但是，這種設計便於與工作機組裝，它與定子磁場的顯著漏電流有關，因此電機的 cosφ 會很低。

如圖。 2.圓柱直線電機

為了增加定子和次級元件之間的電磁連接，後者被放置在兩個定子之間的槽中，或者將電機設計為圓柱體（見圖2）。在這種情況下，電機定子是一個管(1)、內部有圓柱形繞組(2)為定子繞組。鐵磁墊圈3放置在作為磁路的一部分的線圈之間。次級元件是管狀桿，它也由鐵磁材料製成。

線性感應電機也可以採用倒置設計，其中次級靜止，而定子移動。這些發動機通常用於車輛。在這種情況下，使用導軌或特殊膠帶作為次要元件，並將定子放置在可移動的托架上。

線性異步電動機的缺點是效率低和相關的能量損失，主要是在次級元件（轉差損失）中。

最近除了異步，也開始使用 同步（氣門）發動機…… 這種類型的直線電機的設計類似於圖 1 所示的設計。 1、電機的定子變成平面，永磁體放在次級上。倒置的設計變體是可能的，其中定子是可移動的部件而永磁體次級元件是靜止的。定子繞組根據磁鐵的相對位置進行切換。為此，設計中提供了位置傳感器（圖 1 中的 4）。

線性步進電機也有效地用於位置驅動。如果步進電機的定子佈置在平面中，並且次級元件製成板的形式，通過銑削通道在其上形成齒，則通過適當切換定子繞組，次級元件將執行一個離散的運動，其步幅可以非常小——精確到幾分之一毫米。倒置設計通常用於次級靜止不動的地方。

直線步進電機的速度由齒距 τ 的值、相數 m 和開關頻率決定

獲得高速運動不會造成困難，因為齒輪的劃分和頻率的增加不受技術因素的限制。 τ 的最小值存在限制，因為間距與定子和次級之間的間隙之比必須至少為 10。

使用離散驅動器不僅可以簡化執行線性一維運動的機構的設計，還可以使用單個驅動器獲得兩軸或多軸運動。如果將兩個繞組系統正交放置在動件的定子上，並在兩個垂直方向上的次級元件上開槽，則動件將在兩個坐標系上進行離散運動，即提供平面運動。

在這種情況下，會出現為可移動元件創建支撐的問題。為了解決這個問題，可以使用氣墊——將空氣的壓力提供給運動元件下方的空間。線性步進電機提供相對較低的推力和低效率。它們的主要應用領域是光機械手、光裝配機、測量機、激光切割機和其他設備。