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直线电机的发展与应用概述


直线电机的发展与应用概述 【摘 要】本文概述了直线电机的特点、发展历史,介绍了国内 外的直线电机研究近况,最后评述了直线电机广阔的应用前景。 【关键词】直线电机;发展;应用 0 引言 直线电机是一种将电能直接转化成直线运动机械能而不需要任何 中间转换机构的传动装置。由于采用了“零传动” 。从而较传统传 动方式有明显的优势,如结构简单、无接触、无磨损、噪声低、速 度快、精度高等。近年,随着工业加工质量和运动定位精度等要求 的提高,直线电机受到了广泛的关注。在国外,直线电机驱动技术 已进入工业化阶段,但国内尚处于起步阶段。本文就直线电机的发 展和近况以及应用前景作一简要介绍。 1 直线电机的发展 直线电机的发展经历了漫长的历史。早在 19 世纪末与 20 世纪初 就有人从事直线电机的研究,但均未获得成功。直至 20 世纪 50 年 代中期,控制技术、材料技术的飞速发展和新型控制元器件的不断 出现,使直线电机的理论和应用获得了迅速的发展。 1.1 萌芽阶段 从 1840 年到 1955 年的 116 年期间,直线电机从设想到实验到部 分实验性应用,经历了一个不断探索,屡遭失败的过程。自从惠斯 登提出和试制了直线电机以后,有人明确地提到了直线电机以及它 的专利。在经过断断续续 20 多年的顽强努力后,最终却未能获得 成功。 在 1917 年出现了第一台圆筒型直线电动机。在 1923 年,有人提 出用扁平感应直线电动机去驱动一种连续运行的站台系统,打算把 它敷设在街道上, 当时建造了试验轨道, 然而没有获得成功。 1840 从 年到 1930 年前后,这一时期的直线电机研究就像一个未出生的孩 子,正处于孕育阶段;就像一棵没出土的树苗,正处于萌芽阶段。 1.2 启动阶段 从 1930 年到 1940 年期间,直线电机进入了实验研究的启动阶段, 在这个阶段中,科研人员获取了大量的实验数据,从而对已有理论 有了更深一层的认识,奠定了直线电机在今后的应用基础。 1.3 实践阶段 从 1940 年到 1955 年期间,世界一些发达国家的科研人员,在实 验的基础上,又进行了一些实验应用工作。1945 年,美国西屋电气 公司首先研制成功的电力牵引飞机弹射器,它以 7400kw 的直线电 机为动力,成功地用 4.1s 的时间将一架重 4535kg 的喷气式飞机在 165m 的行程内由静止加速到 188km/h 的速度。它的试验成功,使直 线电动机可靠性好等优点受到了应有的重视,随后,美国利用直线 电机制成用作抽汲钾、钠等液态金属的电磁泵。1954 年,英国皇家 飞机制造公司利用双边扁平型直流直线电机制成了发射导弹的装 置,其速度可达 1600km/h。在这个阶段中,尤需值得一提的是,直 线电机作为高速列车的驱动装置得到了各国的高度重视并计划予 以实施。在 1840 年到 1955 年的直线电机探索实验和部分实验应用 时代,其直线电机与旋转电机的相互竞争当中,由于直线电机的成 本和效率方面没有能够战胜旋转电机,或者说,直线电机还没能找 到唯独它能解决问题的领域,以及直线电机在设计方面也没有突破 性的成功。所以,直线电机在这一时代始终未能得到真正的应用。 1.4 开发阶段 自 1955 年以来,直线电机进入了全面的开发阶段。这个时期,它 可以说是直线电机的“文艺复兴时期” 。1956 年莱思韦特开始公开 发表直线电机理论分析的文章, 1962 年 west 和 jayawant 设计了作 为铁磁谐振器的单相直线电动机。到 1965 年以后,随着控制技术 和材料性能的显

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