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管型直線電機的優缺點和應用
文章出處：同茂電子人氣： 發布時間：2017/5/15 0:29:42
管型直線電機的優點：
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（1）結構簡單。管型直線電機不需要經過中間轉換機構而直接產生直線運動，使結構大大簡化，運動慣量減少，動態響應性能和定位精度大大提高；同時也提高了可靠性，節約了成本，使制造和維護更加簡便。它的初次級可以直接成為機構的一部分，這種結合使得這種優勢進一步體現出來。
（2）適合高速直線運動。因為不存在離心力的約束，普通材料亦可以達到較高的速度。而且如果初、次級間用氣墊或磁墊保存間隙，運動時無機械接觸，因而運動部分也就無摩擦和噪聲。這樣，傳動零部件沒有磨損，可大大減小機械損耗，避免拖纜、鋼索、齒輪與皮帶輪等所造成的噪聲，從而提高整體效率。
（3）初級繞組利用率高。在管型直線感應電機中，初級繞組是餅式的，沒有端部繞組，因而繞組利用率高。
（4）無橫向邊緣效應。橫向效應是指由于橫向開斷造成的邊界處磁場的削弱，而圓筒型直線電機橫向無開斷，所以磁場沿周向均勻分布。
（5）容易克服單邊磁拉力問題。徑向拉力互相抵消，基本不存在單邊磁拉力的問題。
（6）易于調節和控制。通過調節電壓或頻率，或更換次級材料，可以得到不同的速度、電磁推力，適用于低速往復運行場合。
（7）適應性強。直線電機的初級鐵芯可以用環氧樹脂封成整體，具有較好的防腐、防潮性能，便于在潮濕、粉塵和有害氣體的環境中使用；而且可以設計成多種結構形式，滿足不同情況的需要。
管型直線電機的缺點 ：
（1）效率和功率因數較低。管型直線電機的效率和功率因數比同容量的旋轉電機要低，特別在低速時。這是由以下原因引起的：它的電磁氣隙與極距的比值通常較大，所需的磁化電流也較大，使損耗增加；初級鐵芯兩端開斷，產生縱向邊緣效應，從而引起波形畸變等問題，其結果也導致損耗增加。
（2）起動推力易受到電壓波動的影響。在低速高滑差情況下，往往要求有比較恒定的起動推力，但當電源電壓有波動時，起動推力變化很大，因此需要電源電壓比較穩定。
（3）運行速度范圍受到電機極距的限制。當電源頻率固定時，電機的運行速度在很大程度上取決于電機的極距，一般極距不能太大，也不能太小，所以它的速度也被限制在某一合適的范圍內。在要求低速的傳動系統中，就往往需要增加變頻設備。
（4）饋電比較復雜。對于動初級的直線電機，在速度較高或行程較長時，饋電比較復雜。
（5）散熱較困難。管型直線電機的散熱條件要比扁平型直線電機差，這就限制了電機所允許的電參數，從而限制了電機的推力，因而圓筒型直線電機不適合大功率電機。
管型直線電機在機床上的應用
早在1917年就出現了管型直線電機，事實上那是一種具有換接初級線圈的直流磁阻電機。當時人們試圖將它作為導彈發射裝置，但其發展并沒有超出模型階段。
直至20世紀50年代中期，控制、材料等技術的飛速發展較大地推動了直線電機的發展，管型直線電機的優越性開始體現出來，其應用范圍越來越廣。
1978年A. Mendrela和J. Turowski設計了一種能產生螺旋運動的直線感應電機，并用于車床和鏜床上；也有人將管型直線電機用于加工中心的機械手中。近年來，管型直線電機在機床上的應用增多，而且發展較快。特別是在行程長度小于0.5m的情況，采用管型直線電機能較好地利用材料，可使相應的傳動裝置結構更加簡單緊湊，因而受到了高度的重視。
傳統的機械式沖壓機（沖床）的動力來源于旋轉電動機，它需要一整套復雜的轉換機構將旋轉轉變為所需的直線往復運動，為獲得足夠的沖壓力，還需配備一只儲能大飛輪。因而，這種沖壓機部件多，結構復雜，體積笨重，噪聲大，生產周期長，使用不靈活，而且容易發生人身傷害事故。
因此，直線電機驅動的沖壓機就產生了，其總體結構示意圖如圖所示。它主要分為三大部分，即機身部分、直線電機部分和控制系統部分。
所采用的直線電機主要為管型直線感應電機。其基本工作原理為：插上電源，起動電源開關，直線電機的初級通電并產生電磁力，使圓柱型次級帶動模架向下運動，沖壓工件；沖壓結束，次級在反向電磁力與恢復彈簧的拉動下回到初始位置，等待下一次的沖壓。
這種新型直線電機沖壓機和傳統的機械式沖壓機相比，具有結構簡單；體積小、重量輕；無周期性的機械噪聲；脈沖式工作，有節能效果；沖壓噸位、頻率、速度可調；易于控制，能實現多種保護功能。
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