一般電動機工作時都是轉(zhuǎn)動的.但是用旋轉(zhuǎn)的電機驅(qū)動的交通工具(比如電動機車和城市中的電車等)需要做直線運動，用旋轉(zhuǎn)的電機驅(qū)動的機器的一些部件也要做直線運動.這就需要增加把旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動的一套裝置.能不能直接運用直線運動的電機來驅(qū)動，從而省去這套裝呢?幾十年前人們就提出了這個問題.現(xiàn)在已制成了直線運動的電動機，即直線電機.

直線電機一般指線性電機

1. 工作原理

直線電機是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉(zhuǎn)電機按徑向剖開，并展成平面而成。

直線電機也稱線性電機，線性馬達(dá)，直線馬達(dá)，推桿馬達(dá)。最常用的直線電機類型是平板式和U 型槽式，和管式。 線圈的典型組成是三相，有霍爾元件實現(xiàn)無刷換相。

該圖直線電機明確顯示動子(forcer,rotor)的內(nèi)部繞組.磁鉄和磁軌.動子是用環(huán)氧材料把線圈壓成的。而且,磁軌是把磁鐵固定在鋼上。

直線電機經(jīng)常簡單描述為旋轉(zhuǎn)電機被展平，而工作原理相同。動子(forcer,rotor) 是用環(huán)氧材料把線圈壓縮在一起制成的;磁軌是把磁鐵(通常是高能量的稀土磁鐵)固定在鋼上。電機的動子包括線圈繞組，霍爾元件電路板，電熱調(diào)節(jié)器(溫度傳感器監(jiān)控溫度)和電子接口。在旋轉(zhuǎn)電機中，動子和定子需要旋轉(zhuǎn)軸承支撐動子以保證相對運動部分的氣隙(air gap)。同樣的，直線電機需要直線導(dǎo)軌來保持動子在磁軌產(chǎn)生的磁場中的位置。

和旋轉(zhuǎn)伺服電機的編碼器安裝在軸上反饋位置一樣，直線電機需要反饋直線位置的反饋裝置--直線編碼器，它可以直接測量負(fù)載的位置從而提高負(fù)載的位置精度。

由定子演變而來的一側(cè)稱為初級，由轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)稱為次級。在實際應(yīng)用時，將初級和次級制造成不同的長度，以保證在所需行程范圍內(nèi)初級與次級之間的耦合保持不變。直線電機可以是短初級長次級，也可以是長初級短次級?？紤]到制造成本、運行費用，目前一般均采用短初級長次級。

直線電動機的工作原理與旋轉(zhuǎn)電動機相似。以直線感應(yīng)電動機為例：當(dāng)初級繞組通入交流電源時，便在氣隙中產(chǎn)生行波磁場，次級在行波磁場切割下，將感應(yīng)出電動勢并產(chǎn)生電流，該電流與氣隙中的磁場相作用就產(chǎn)生電磁推力。如果初級固定，則次級在推力作用下做直線運動;反之，則初級做直線運動。

直線電機的原理并不復(fù)雜.設(shè)想把一臺旋轉(zhuǎn)運動的感應(yīng)電動機沿著半徑的方向剖開，并且展平，這就成了一臺直線感應(yīng)電動機(圖).在直線電機中，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機定子的，叫初級;相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子的，叫次級.初級中通以交流，次級就在電磁力的作用下沿著初級做直線運動.這時初級要做得很長，延伸到運動所需要達(dá)到的位置，而次級則不需要那么長.實際上，直線電機既可以把初級做得很長，也可以把次級做得很長;既可以初級固定、次級移動，也可以次級固定、初級移動.

對直線電機控制技術(shù)的研究基本上可以分為三個方面：一是傳統(tǒng)控制技術(shù)，二是現(xiàn)代控制技術(shù)，三是智能控制技術(shù)。傳統(tǒng)的控制技術(shù)如PID反饋控制、解耦控制等在交流伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。其中PID控制蘊涵動態(tài)控制過程中的信息，具有較強的魯棒性，是交流伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)中最基本的控制方式。為了提高控制效果，往往采用解耦控制和矢量控制技術(shù)。在對象模型確定、不變化且是線性的以及操作條件、運行環(huán)境是確定不變的條件下，采用傳統(tǒng)控制技術(shù)是簡單有效的。但是在高精度微進(jìn)給的高性能場合，就必須考慮對象結(jié)構(gòu)與參數(shù)的變化。各種非線性的影響，運行環(huán)境的改變及環(huán)境干擾等時變和不確定因素，才能得到滿意的控制效果。因此，現(xiàn)代控制技術(shù)在直線伺服電機控制的研究中引起了很大的重視。常用控制方法有：自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、魯棒控制及智能控制。主要是將模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與PID、H∞控制等現(xiàn)有的成熟的控制方法相結(jié)合，取長補短，以獲得更好的控制性能

2.應(yīng)用

直線電機是一種新型電機，近年來應(yīng)用日益廣泛.磁懸浮列車就是用直線電機來驅(qū)動的.

磁懸浮列車是一種全新的列車.一般的列車，由于車輪和鐵軌之間存在摩擦，限制了速度的提高，它所能達(dá)到的最高運行速度不超過300km/n.磁懸浮列車是將列車用磁力懸浮起來，使列車與導(dǎo)軌脫離接觸，以減小摩擦，提高車速。列車由直線電機牽引.直線電機的一個級固定于地面，跟導(dǎo)軌一起延伸到遠(yuǎn)處;另一個級安裝在列車上.初級通以交流，列車就沿導(dǎo)軌前進(jìn).列車上裝有磁體(有的就是兼用直線電機的線圈)，磁體隨列車運動時，使設(shè)在地面上的線圈(或金屬板)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場和列車上的磁體(或線圈)之間的電磁力把列車懸浮起來.懸浮列車的優(yōu)點是運行平穩(wěn)，沒有顛簸，噪聲小，所需的牽引力很小，只要幾千kw的功率就能使懸浮列車的速度達(dá)到550km/h.懸浮列車減速的時候，磁場的變化減小，感應(yīng)電流也減小，磁場減弱，造成懸浮力下降.懸浮列車也配備了車輪裝置，它的車輪像飛機一樣，在行進(jìn)時能及時收入列車，?？繒r可以放下來，支持列車. 要使質(zhì)量巨大的列車靠磁力懸浮起來，需要很強的磁場，實用中需要用高溫超導(dǎo)線圈產(chǎn)生這樣強大的磁場.

直線電機除了用于磁懸浮列車外，還廣泛地用于其他方面，例如用于傳送系統(tǒng)、電氣錘、電磁攪拌器等.在我國，直線電機也逐步得到推廣和應(yīng)用.直線電機的原理雖不復(fù)雜，但在設(shè)計、制造方面有它自己的特點，產(chǎn)品尚不如旋轉(zhuǎn)電機那樣成熟，有待進(jìn)一步研究和改進(jìn).

3.特點

在實用的和買得起的直線電機出現(xiàn)以前，所有直線運動不得不從旋轉(zhuǎn)機械通過使用滾珠或滾柱絲杠或帶或滑輪轉(zhuǎn)換而來。對許多應(yīng)用，如遇到大負(fù)載而且驅(qū)動軸是豎直面的。這些方法仍然是最好的。然而，直線電機比機械系統(tǒng)比有很多獨特的優(yōu)勢，如非常高速和非常低速，高加速度，幾乎零維護(無接觸零件)，高精度，無空回。完成直線運動只需電機無需齒輪，聯(lián)軸器或滑輪，對很多應(yīng)用來說很有意義的，把那些不必要的，減低性能和縮短機械壽命的零件去掉了。

4.選型依據(jù)

直線電機選擇規(guī)格主要是對于推力的選擇，通常情況下有軟件作為輔助工具。為了準(zhǔn)確選擇直線電機的推力，需要知道負(fù)載重量、有效行程、最大速度和最大加速度。輔助于選型軟件，即可選擇合適推力的電機。