3D动画讲解：直线电机如何做到直线运动

直线电机是一种能产生直线运动的电机。直线电机把电能转换成直线运动的机械能，不需要任何中间传动转换装置，因此比旋转电机经过转换装置形成的直线运动效率更高。直线电机与旋转电机的的机构示意图如下图所示：



直线电机与旋转电机的工作原理相同，都是依靠电磁力而动作的。在结构上，直线电机可以看作是旋转电机从中间切开并拉伸成直线而形成：直线电机中将定子称为初级(Primary)，将转子称为次级(Secondary)。只不过是换了个名称，在我看来还没有定子和转子形象。

接下来，咱们通过一个动画来了解一下直线电机如何做到直线运动：



市面上直线电机的分类越来越多，几乎每一种旋转电机都有相对应的直线电机，下面介绍最常见的五种电机结构。

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有铁芯直线电机（平板型直线电机）

有铁芯直线电机将线圈缠绕在硅钢板上，通过单面磁路最大限度提高生成力。它采用特殊的电磁设计，可提供最大额定推力，电机常数Km高，确保热损耗低，并且齿槽力小。它的推力大，是传动大重量物品的理想之选，可在机加工与处理过程中保持刚性。



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无铁芯直线电机（U型直线电机）
无铁芯直线电机没有供线圈缠绕的铁芯或插槽。它的齿槽效应为零，重量轻并且线圈组与磁路之间无任何引力。这些特点非常适合于需要非常小的轴承摩擦力、对较轻负载具有高加速度，以及在超低速度条件下依然可确保最高恒速的应用。模块化设计磁路由两排磁铁构成，可最大限度提高产生的推力，以及为磁路提供磁通回路。



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棒状直线电机
平板型直线电动机沿着直线运动相垂直的方向卷成筒形，就形成了棒状直线电机。在特殊需求时，它还可以制成既有旋转运动又有直线运动的旋转直线电机。旋转直线的运动体可以是初级侧，也可以是次级侧。



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音圈直线电机
音圈电机工作原理是在均匀气隙磁场中放入一个圆筒状绕组，绕组通电产生电磁力带动负载做直线往复运动。改变电流的强弱和极性，就可以改变电磁力的大小和方向。具有结构简单、体积小、高速、高加速、响应快等特性。主要应用于Z轴轻型负载，短行程，高频往返运动，也适用于力控制场合。其结构如下：



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弧形无铁芯直线电机
无铁芯直线电机可以理解为经过电磁和机械优化设计后的变异体。其结构通过配置多个线圈或多个拼接磁轨，可以实现有限角度或360°运行模式。



以上五种直线电机是市场上比较常见的，其应用场景最为广泛。

下面附上视频的英文版，有需要的读者可以收藏：



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