线性电机
线性电机（英文名：linear 摩托车）也称直线电机、直线马达、线性马达、推杆马达，是一种将电能直接转化为直线运动机械能，不需要中间转换机构的传动装置。线性电机只需要电动机无需齿轮、联轴器或滑轮等机械零部件就能完成直线运动。
1840年，英国物理学家惠斯登最早提出线性电机概念。1917年，出现了第一台真正意义上的直线电机。20世纪60年代始，世界上许多国家大力研究、发展和应用线性电机。1969年，中国开始研究线性电机。线性电机按照工作原理可分为直流线性电机、异步线性电机、同步线性电机；按照结构形式可分为圆柱形、U型槽式和平板式。
线性电机直接驱动系统凭借其结构简单、低噪声、轻便、动态响应迅速、惯性小、高精度以及低振动等诸多优势，成为超高速和精密机床传动方式的理想之选。线性电机的发展和应用，不仅推动了现代机床技术的发展，还使机床结构和性能实现革命性的飞跃提供了可能。线性电机广泛应用于交通运输、工业设备、信息与自动化、军事装备及其他行业。
工作原理
线性电机原理与旋转电机原理近似，可认为线性电机是旋转电机在结构方面的一种演变，将一台旋转电机沿径向抛开，然后将电机的圆周展开成直线，即成为原始的线性电机。由定子演变而来的一侧称为初级，由转子演变而来的一侧称为次级。
发展沿革
探索实验阶段
1840年，英国物理学家惠斯登最早提出线性电机概念、基本原理和设计方案。虽然因为电机气隙过大导致实验失败，但线性电机已经引起注意，研究人员在理论、实践方面做了大量探索工作。1890年，一位美国市长最早公开发表将线性电机应用于纺织机梭子驱动的专利。囿于当时的制造技术、工程材料以及控制技术的水平，此项应用最终却未能获得成功。1905年，出现了将直线电机作为火车推进机构的建议，一种方案是将初级放在轨道上，另一种方案是将初级放在车辆底部。1917年，出现了第一台真正意义上的线性电机，这是一台通过换接初级线圈方式实现的直流磁阻线性电机。
1945年，西屋电气公司成功研制了电力牵引飞机弹射器，它以线性电机为动力，成功地将一架喷气式飞机在165米的行程内由静止加速到188公里/小时的速度。随后，美国利用线性电机制成的用作抽汲钾、钠等液态金属的电磁泵，可满足核动力的需要。1954年，英国皇家飞机制造公司利用双边扁平型线性直流电机制成了导弹发射装置，其速度可达1600公里/小时。线性电机还被作为高速列车的驱动装置，受到高度重视并计划予以实施。在此阶段，由于线性电机在成本、设计和效率方面依然弱于旋转电机，尚未能得到真正的应用。
开发应用阶段
20世纪60年代始，由于自动控制技术和微型计算机的高速发展，对各类自动控制系统的定位精度提出了更高的要求，世界上许多国家大力研究、发展和应用线性电机。1956年，英国莱斯韦特教授开始公开发表直线电机理论分析的文章。1966年，莱斯韦特教授出版了比较系统地介绍线性电机的专著，为线性电机的发展做出了突出贡献。1969年，中国开始研究线性电机。1972年，浙江大学在国内首先翻译了一本《直线感应电动机》译文集。在此阶段，随着控制技术和材料性能的显著提高，逐步开发出来应用线性电机的实用设备，采用线性电机的自动绘图仪、磁头定位驱动装置、电唱机、缝纫机、空气压缩机、输送装置等相继出现。同时，相关研究人员在线性电机领域取得了较大的研究成果，发表了一些比较系统的线性电机类著作和文章，很大程度上推进了线性电机的发展。
实用商品化阶段
线性电机研究人员通过对线性电机在历史发展中多次起落的分析，找到了一些适合线性电机应用的工程领域，例如线性电机驱动的钢管输送机、运煤机、起重机、空压机、冲压机、拉伸机、各种电动门、电动窗、电动纺织机等。尤其是利用线性电机驱动的磁浮列车，其速度已超500公里/小时，接近了航空器的飞行速度。美国、英国、日本、法国、德国、瑞典、俄罗斯、中国等世界主要国家均在研究线性电机技术产品，美国的Westinghouse公司、德国的西门子股份公司公司、意大利的JOBS公司、法国的ForestLine公司、Renault 自动化技术公司、瑞士的ETELSA公司等世界著名电气公司也在研究和开发线性电机产品。线性电机获得长足发展，涌现出大量的线性电机产品。
基本结构
线性电机由滑台、初级、次级、位置传感器、直线导轨等组成。对于线性电机，由旋转电机定子演变而来的一侧称为初级，由转子演变而来的一侧称为次级，初级与次级之间的距离为气隙。
初级
线性电机的初级相当于旋转电机的定子沿圆周方向展开，初级铁芯由硅钢片叠成，表面有开槽，绕组嵌置于槽内。旋转电机的定子铁芯和绕组沿圆周方向是连续的，而线性电机的初级则是断开的，形成了两个端部边缘，铁芯和绕组无法从一端直接连接到另一端，对电机的磁场有一定的影响，即纵向边缘效应。
次级
线性电机的次级相当于旋转电机的转子，直线电机中常采用的次级有三种。第一种次级是钢板，称为钢次级或磁性次级，这时钢既起导磁作用，又起导电作用，但由于钢的电阻率较大，故钢次级的电磁性能较差。第二种为钢板上复合一层铜板（或铝板），称为钢铜（或钢铝）复合次级。在复合次级中，钢主要用于导磁，铜或铝主要起导电作用。第三种是单纯的铜板（铝板），称为铜（铝）次级或非磁性次级。这种次级一般用于双边型电机中，使用时必须使一边的N极对准另一边的S极，从而使非磁性次级中磁通量路径最短。
气隙
线性电机的气隙通常比旋转电机的大得多，主要是为了保证在长距离运动中，初、次级不至于相互摩擦。对于复合次级或铜（铝）次级来说，还要引入电磁气隙的概念。由于铜或铝等非导磁材料的导磁性能和空气相同，故在磁场和磁路的计算时，铜板或铝板的厚度要归并到气隙之中，这个总的气隙称为电磁气隙。
基本参数
参考资料：
分类
性能特点
应用领域
概述
直线电机主要应用于三个方面：一是应用于自动控制系统，这类应用场合比较多；其次是作为长期连续运行的驱动电机；三是应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。线性电机被广泛应用于交通运输、工业设备、信息与自动化、军事装备及其他行业。
高速磁悬浮列车
高速磁悬浮列车采用磁力悬浮车体、直线电机驱动技术，使列车在轨道上浮起滑行。磁悬浮车与现有常规车相比，主要优点是速度快（可达500公里／小时）、安全、无噪声振动、占地小、爬坡能力强、结构简单、节能等。德国、日本、美国、法国、英国、俄岁斯、加拿大、韩国、瑞典及中国都己投入这方面的研制。
电磁弹射器
电磁弹射器相当于大型直线电机，与蒸汽弹射器采用高压蒸汽推动活塞弹射飞机不同，电磁弹射器是把电能通过安培力做功转化为舰载机动能，从而弹射飞机的装置。电磁弹射可精确控制推力，实现平滑推进，从而延长机体使用寿命，缓解飞行员承受过载。高功率因数的直线电机技术是决定电磁弹射系统效能的关键技术。
物流输送系统
邮政、海关传动系统的物流分拣、输送线以及各行业的生产流水线和装配线等都逐步采用由直线电机驱动，计算机控制的新型物流分拣输送系统。日本东京多摩邮局的大型邮政分拣机、丹麦CRlSPLANT公司生产的高速包刷分拣机、瑞士、意大利等国的邮袋吊挂推式悬挂机等都采用直线电机驱动。与传统的链传动或连杆传动方式相比，直线电机驱动的物流系统具有高效、低噪、安全可靠、维护方便等优点。
工业设备中的应用
直线电机在工业设备中的应用，主要是机床业方面。传统机床的驱动装置依赖丝杆驱动，丝杆驱动本身具有长度限制、机械间隙、摩擦、扭曲、螺距一周期误差等不利因素。而直线电机结构简单，精度是丝杆的10倍甚至100倍，加速度更传统机床的20倍以上。直线电机驱动还应用在锻压设备、金属自动浇铸、电磁搅拌、铁磁分离、金属拉伸以及金属加工过程中的输送系统等方面。
信息与自动化方面
直线电机在信息设备中的应用主要在计算机设备以及输入输出设备方面，在计算机硬盘、光驱等设备上使用直线伺服电动机，有效缩短存取时间，提高工作效率。此外，还应用在打印机、扫描仪、平面绘图仪、笔式记录仪、自动绕线机、照相机电磁快门、条形码自动读出器等设备上面。
在民用方面
直线电机在民用方面产品较为成熟，如直线电机驱动的门、窗、窗帘、针织机、缝纫机、炒茶机等，应用直线电机压缩机的洗衣机、空调、电冰箱等家电。用直线电机驱动的电梯具有结构简单、高速、低噪、节能等优点，引起电梯界的极大关注。世界各国一些著名电梯公司都在不断进行这方面的试制，已有不少产品问世。
在军事方面
直线电机在军事上也得到了一些应用，如直线电机驱动的潜艇、超电磁炮等。此外还应用在军用靶场、军用仿真系统、军用战斗武器如导弹的发射等一些军事设施上。
发展趋势
直线驱动技术有其特殊应用场景，需要从建设成本、效率、可靠性及使用维护等方面综合评估其应用选择。在轨道交通应用方面，直线电机驱动车辆与传统轮轨车辆不同，轨道是直线电机的一部分，应加强直线电机车辆车轨匹配性研究，以提高直线电机效率和可靠性，降低工程造价。高速和超高速磁浮有多种技术路线，应从技术经济性方面加以比选，建立达速试验线引导磁浮发展。直线驱动技术在智能制造、智慧物流等工业领域得到了越来越多的应用，也应加大直线驱动技术在港口、矿山等大宗货运领域以及快捷、智慧物流领域的研究应用。
主要制造商
参考资料
直线电机.中国大百科全书网络版.2024-11-28
直线电机.中国大百科全书网络版.2024-11-28
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科尔摩根是运动控制专家.科尔摩根（中国）.2024-11-29
公司主页.博世力士乐中国.2024-11-29
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