动子和定子直线电机的工作原理和结构
2021-09-18 11:29:51
徽硕实业
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直线电机主要由初级(定子)、次级(动子/执行机构)、直线支撑导轨三大部分构成。为保障全行程内初级与次级稳定的电磁场耦合,二者铁芯会设计为不等长度,分为短初级、长初级(长定子)两种架构;长初级整体制造成本偏高,工业自动化设备场景应用较少,多用于轨道交通等特殊领域。

直线电机可看作旋转电机沿径向剖开拉直演变而来:
旋转电机的定子对应直线电机初级,转子对应直线电机次级;初级通入交变电流后产生行波磁场,次级在电磁推力作用下做直线往复运动。常规方案为:初级(线圈端)固定、永磁磁轨次级铺设整段行程;若将初级加长铺满全程,次级便可做轻量化设计。
一、初级(定子)结构特点
和旋转电机结构一致,初级铁芯由硅钢片叠压而成,铁芯表面开设齿槽,槽内嵌入三相、两相或单相绕组;单相直线异步电机可采用罩极式结构,或是电容移相启动方案。
初级为设备静止固定部件,由铁芯、绕组线圈、安装基座组成,核心作用是生成行波磁场,整体锁附在设备底座外壳上。
二、次级(动子)结构特点
动子依靠导轨系统架设在双侧永磁磁轨之间,线圈经由环氧树脂整体灌封固化;
完整动子组件包含:三相无刷线圈绕组、霍尔检测电路板、温度传感元件、电气接线端子;
无铁芯(无钢)动子为行业主流款式:磁轨与推力线圈之间不存在磁吸附干扰,整体运动惯量更低,可实现超高加速度动态响应,普遍采用三相无刷换相控制,沿磁轨做直线往复运行。
三、初级与次级互换工况说明
部分应用场景中,直线电机的初级、次级安装形式可灵活互换:既可以初级固定、动子往复移动;也可永磁磁轨固定、线圈初级随负载运动。
两种安装模式适配的车间环境、行程需求、负载条件、线缆排布要求差异较大,需结合设备实际工况选型设计。