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  • 1 # 機器人觀察

    說起直線電機,英文是linear servo motor。說起來,在我們現在常見的馬達,都是旋轉電機。

    電機的發展史,從電機的發展歷史,來說電機的各類功能應用和優勢。

    從電磁感應的開始,電動機的發展就沒有停止過。

    全球第一臺嚴格意義上面的電機是俄羅斯科學家發明Moritz Hermann Jacobi發明第一臺可實用的整流電機。

    從這開始之後的百年,電動機一直都是圍繞感應式電機在發展,並且最終不斷髮展形成我們現在看到的繞線定子,卷繞型或鼠籠型電機。

    後期在直流電機與交流電機的各類應用領域,逐步發展成為了極大方向。

    1、直流無刷電機,空心杯電機。

    2、交流步進電機,伺服電機,直線電機,以及目前在工業領域研發的U型電機。

    在所有的電機發展歷程中,我們基本能夠看到這樣一個趨勢:

    扭矩不斷增大,精度控制不斷增加。

    這裡要詳細說一下這兩個特性。我們常說的電機扭矩,反饋出來的就是電機的力有多大?

    比如說,玩具賽車的扭矩,可能只有0.2N/m,大型的電動汽車的扭矩可以達到250N/m—900N/m,反饋出來的就是電力輸出的力很大。

    比較常見的重型電動機應用場景,例如:破碎機,港機起重機,石油抽油機等等。以及超大型機床等等。大型的扭矩都達到10多萬N/M.同樣的價格也極其昂貴。

    新能源汽車電機結構

    精度控制,是對新場景應用的必然要求。

    電機的精度控制,很多大眾朋友接觸的不多。在工業領域極為常見。例如我們需要起重機提升一個貨櫃10米高,那麼就涉及到最簡單的精度控制。

    當今,比較常見的使用電機,進行精度控制的場景,是工業領域的傳送帶。

    那麼旋轉電機是怎麼進行精度控制的?

    透過在電機後端,連結電機的轉子的編碼器,透過旋變形式的編碼器,或者光電形式的編碼器實現轉的角度測量。

    用最通俗的話說,如果電機轉動1°,對應的編碼器就可以記錄下來一次,那麼換算出來,就可以得到直線的距離。

    馬上就說道直線電機了,別急!

    這種攜帶編碼器控制的伺服電機,成本勢必增高了。更主要的是這種旋轉電機的編碼器,目前比較好的分辨等級達到23位,也就是說這種以弧度進行精度區分的編碼器,是有精度的侷限性的。那麼有沒有辦法在一些特殊的領域,需要精度控制比較高,並且主要進行直線運動的領域,使用直線運動的電機?

    答案肯定是可以的,如今應用直線電機,主要的優勢就在於其更高的精度,可達到μm級別。這種直線電機在鐳射加工機床具有極好的應用價值。

    1、直線電機的原理:

    行業內,把直線電機也叫做“直驅”,所以你如果看到直驅,那就是在描述直線電機和DD馬達兩種產品。記住啊,行業內的直驅是包含DD馬達的。

    直線電機的原理並不複雜.你可以理解為把一臺旋轉運動的感應電動機沿著半徑的方向剖開,並且展平,這就是一臺直線電機。

    如果同旋轉的電機進行對應去理解,在直線電機中,相當於旋轉電機定子的,叫初級;相當於旋轉電機轉子的,叫次級,初級中透過交流電,次級就在電磁力的作用下沿著初級做直線運動。

    從電磁感應的角度來分析:上圖的兩種平板的直線電機,(a)一種為扁平式直線電機,(b)為雙扁平式的直線電機。

    我們以(b)中的情況來說明電磁力的變化,初級是上下兩側,永磁體提供完整的電磁迴路。在次級線圈中的導線恰好能夠切割電磁感性線,產生安培力,根據左手定則,我們能夠看到次級會向左,或者向右運動。

    2、直線電機的種類:

    1、扁平式電機

    2、DD馬達(直驅電機)

    這種直驅形式的DD馬達,可以提供較大的力矩。

    3、音圈電機

    音圈電機在原理上面,同直線電機相同,可以簡單的理解為是線圈匝數較少的直線電機。

    3、直線電機的主要玩家

    目前中國市場更主要的直線電機玩家,並不多,主要集中在華南。

    國內直驅伺服領域,驅動方面做的最好的是高創,在直線電機市場雅科貝思的市場規模最大。目前直驅市場,主要的玩家是自身裝置比較長使用企業。例如大族鐳射等等。

    4、直線電機主要應用的場景

    主要使用領域包括:鐳射裝置,3C非標裝置例如檢測,貼合等等。還包括對潔淨度要求比較高的醫藥領域。

    5、直線電機市場規模

    根據行業內權威機構調研,直驅市場總體規模大約20億。目前仍然是屬於起步階段。

  • 2 # 軍機處留級生

    有時被稱為線性非同步電動機線性電機是一種使用多相交流電的電機裝置。作為電機設計的一部分定子處於展開位置。這使得線性電機能夠沿著定子的長度產生線性力,而不是更常見的產生旋轉或扭矩的方法。

    直線電機通常分為低加速度和高加速度兩種型號。低加速度模型適用於許多地面運輸方法,例如通勤列車。相比之下,高加速度直線電機非常適合不被嚴格視為地面運輸的運動。高加速度線性馬達的範圍將包括像過山車這樣的娛樂裝置,以及用來幫助推進宇宙飛船穿過地球大氣層進入開放空間的馬達。

    電動直線電機的概念實際上先於汽車的發明。第一個工作的直線電機的設計歸功於查爾斯·惠斯通。惠斯通是在19世紀40年代早期開發的,當時惠斯通與倫敦的國王學院有聯絡,這種模型是可行的,但一般認為不適於大規模生產。

    20世紀進一步的技術進步使得通用直線電機的想法更加實用。

    在本世紀上半葉,設計在美國、英國、德國和日本獲得專利。除了在運輸中的使用外,線性電機還被證明在採礦環境以及一些製造環境中是可行的。洛倫茲型的發明執行機構隨著本世紀的發展,幫助擴大了直線電機的可用性和吸引力。

    如今,直線電機理所當然地被用於許多場合。飛機通常使用馬達。同樣,馬達也用於大型航空母艦。世界各地的許多公司在挖掘作業以及一些工廠工作中使用馬達。甚至軍用武器也可能使用直線電機作為設計的一部分。

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