基本介紹
- 中文名：直線同步電動機
- 外文名：Linear synchronous motor.
- 功能：高速地面運輸的推進裝置
- 套用：磁懸浮列車
- 磁極：直流勵磁繞組勵磁
- 過程：旋轉電動機演化
直線同步電動機簡介,分類,結構,直線同步電動機套用實例,
直線同步電動機簡介
直線同步電動機也是由相應的旋轉電動機演化而成，其工作原理類同於普通的旋轉電動機。直線同步電動機的磁極可由直流勵磁繞組勵磁或者由永磁體勵磁，其中永磁式的可靠性和效率更高一些。永磁式A線同步電動機的工作原理如下圖。
工作原理在三相定子繞組通入對稱的三相正弦交流電流，在產生的氣隙行波磁場和永磁磁極磁場的共同作用下，氣隙磁場對永磁磁極動子產生電磁推力，如果初級固定不動，則在該電磁推力的作用下磁極就沿著行波磁場運動的方向做直線運動，而且磁極運動的速度與行波磁場的速度相同。
直線同步電動機相對於直線感應電動機而言，具有更大的驅動力，控制性能和位置精度更好。因此，直線同步電動機在高速地面運輸和直線提升裝置的驅動系統中的套用更受重視，各種類型的直線同步電動機是直線驅動的主要選擇。
分類
直線同步電動機根據其動子勵磁的不同，可分為動子磁極由直流勵磁的常規直線同步電動機和動子磁極為永磁體的永磁直線同步電動機。前者勵磁磁場的大小由直流電流的大小決定。通過控制勵磁電流可以改變電機的切向牽引力和側向吸引力。這種結構的電動機使得電機的切向和側向力可以分別控制。永磁直線同步電動機磁極磁場由永磁體提供，磁極動子無需外加電源勵磁，使電動機的結構得到簡化，電機的整體效率提高，但磁極磁場不可調。
結構
1、平板型單邊長定子電磁式直線同步電動機
平板型單邊長定子直線同步電動機的動子與定子之間具有切向驅動力和法向吸引力。電機勵磁可通過調節動子磁極繞組的電流大小來改變。運行時，長定子繞組分段切換通電，由於每段通電定子下只有一部分覆蓋有磁極，因此定子繞組的漏抗較大。電源電壓的一部分用於克服漏抗壓降。
2、圓筒型直線同步電動機
圓筒型直線同步電動機是一種外形如旋轉電機的圓柱型直線電機。這種直線電機一般均為短初級、長次級型式。
3、永磁直線同步電動機
永磁直線同步電動機以永磁體勵磁，它兼有永磁電機和直線電機的雙重特點。與直線感應電動機相比，永磁直線同步電動機的力學性能指標高，體積小，重量輕，且具有發電制動功能，缺點主要是造價較高，控制較複雜。
4、混合勵磁直線同步電動機
在直線同步電動機當中，還有採用高性能永磁體與電勵磁線圈混合的勵磁系統，也稱為可控永磁直線同步電動機。其主要特點是基本勵磁由永磁體提供，而動態調整由電勵磁來完成，突出了可控性的優點。
直線同步電動機套用實例
1、直線同步電動機在磁懸浮列車上的套用
直線同步電動機一個最典型的套用是磁浮列車的牽引。它所具有的高速、舒適、安全、無污染、無噪聲、無振動、節能等優點越來越獲得人們的青睞。下圖是長定子直線同步電動機驅動磁浮列車的外形圖。
長定子直線同步電動機驅動磁浮列車圖中驅動部分為直線同步電動機。初級(定子組)安裝線上路上，使車輛更輕，供電方便，技術更為簡單。懸浮線圈產生電磁吸引力，將車輛從下面拉向軌道，並保持一定的垂直距離。導向線圈產生的磁力則使車輛與軌道有一定的側向距離。這一切均可通過一整套高精度的電子調整系統保證車輛始終不變地定向懸浮在10～15mm並直線運動。懸浮和導向系統以及車上設備的用電由懸浮直線發電機供給。如超導懸浮，則可使車輛懸浮到100mm以上。
2、永磁直線同步電動機在精密加工中的套用
為了提高生產力和改善加工質量，超高速、超高精度加工是關鍵。目前對數控工具機的進給速度要求已從6～8m/min提高到大於50～60m/min，加速度要求達到1～5g。這個指標對具有中間傳動和變換環節的傳統進給驅動系統是無法實現的，因而需要尋找一種新的執行機構。這就使得新一代直線電動機進給驅動系統應運而生。20世紀末以來，從世界四大國際工具機展表明，直線電動機直接驅動不斷套用於數控工具機、加工中心、壓力機等是一種趨勢。
直線電動機驅動具有高推力、高速、高精度、平滑進給運動等特性。工具機進給系統採用直線同步電動機直接驅動。與原旋轉電動機傳動方式的最大區別是，取消了從電動機到工作檯(拖板)之間的機械中間傳動環節，即把工具機進給傳動鏈的長度縮短為零，故這種傳動方式稱為“直接驅動”，也稱“零傳動”。直接驅動避免了絲槓傳動中的反向間隙、慣性、摩擦力和剛性不足等缺點，帶來了原旋轉電動機驅動方式無法達到的性能指標和優點。
3、永磁直線同步電動機在垂直升降系統中的套用
現代高層建築越建越高，地下開採越采越深，傳統有繩提升系統的缺陷越來越明顯，其提升鋼繩的機械強度也有個極限範圍。採用永磁直線同步電機的提升系統是無繩提升系統，有提升高度(深度)不受設備限制、設備數量少、占用空間少、提升系統簡化、提高系統效率、降低施工成本以及節約電能等特點。直線電機提升系統較鋼繩提升系統還有一個最大優點是可以達到後者無法達到的高速提升，縮短提升周期，提高工作效率。
