旋轉(zhuǎn)電機與直線電機結(jié)構(gòu)差異及工作原理

　　傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機想要實現(xiàn)直線運動，需要配合滾珠絲杠結(jié)構(gòu)：限制了運動行程、結(jié)構(gòu)剛度有限、傳統(tǒng)過程中損耗大、速度和加速度低。

　　一、電機結(jié)構(gòu)

　　圖1.1為感應電動機，將其沿徑向剖開并拉直得到圖1.2的原始直線電機。由定子演變而來的一側(cè)成為初級或原邊，由轉(zhuǎn)子演變而來的一邊成為次極或副邊。

　　現(xiàn)將三相交流電通入圖1.2初級三相繞組上，氣隙中產(chǎn)生直線移動的磁場，次極感應電流與磁場相互作用產(chǎn)生電磁推力，次極沿著磁場移動方向做直線運動。通常情況下，原始直線電機不滿足電機運行需求，常采用延長次極或初級的方式進行結(jié)構(gòu)改進。

　　結(jié)論：旋轉(zhuǎn)電機與直線電機基本原理相同，結(jié)構(gòu)有所差異。

　　二、直線電機

　　直線電機兩端開斷結(jié)構(gòu)的存在，使之具有旋轉(zhuǎn)電機沒有的獨特現(xiàn)象和問題。

　　初級電流固有不平衡：

　　互感不相等引起的電流不平衡

　　縱向端面磁通：

　　由于直線電機鐵心開斷，磁力線從下端鐵心端面到達上鐵心兩個端面，經(jīng)氣隙閉合，如圖2.1所示。

　　電瞬態(tài)現(xiàn)象：

　　次極在入端處磁場變化，感生瞬態(tài)電流，使的氣隙磁場減小，又稱“縱向動態(tài)端部效應”。

　　繞組特點和“半填充槽”：

　　旋轉(zhuǎn)電機剖開、展開成為直線電機，要求初級繞組改變，結(jié)構(gòu)形式主要有圖2.2和圖2.3兩種。

　　垂直力問題

　　三、初級繞組串并聯(lián)

　　繞組采用串、并聯(lián)連接，電機阻抗（電壓與電流比）不同。

　　1.初級繞組串聯(lián)

　　以二相二極電機旋轉(zhuǎn)電機（圖3.1）為例，分析初級繞組串、并聯(lián)對于電機性能影響的步驟：Step1.忽略初級繞組電阻和漏抗，得到電壓方程

　　Step5.對時間積分，得到電壓、電流、磁通的向量關(guān)系，如圖3.3所示

　　直線電機與旋轉(zhuǎn)電機計算不同之處在于：在圖3.2中，線圈1產(chǎn)生的磁通由齒a、b發(fā)出經(jīng)過氣隙到達次極，再通過氣隙回到齒c、d、e形成閉合回路?；芈返拈L度相等、面積不同（2：3）的空氣隙串聯(lián)組成，它的磁導相對于3.1來說增加到1.2倍，由此將步驟2中的磁路方程修改如下。

　　2.初級繞組并聯(lián)

　　對于旋轉(zhuǎn)電機，磁路和電路對稱。與串聯(lián)相比，除了電壓、電流比不同，電機內(nèi)部電流和磁場都一樣。因此，并聯(lián)時電機的性能與串聯(lián)時完全相同。

　　下面以二相二級電機為例，對初級繞組并聯(lián)的感應直線電機進行分析，圖3.5為二相二級直線感應電動機初級繞組并聯(lián)展開圖。

　　Step1.四個線圈的電壓方程

　　結(jié)論：

　　旋轉(zhuǎn)電機中：串、并聯(lián)不影響電機性能。

　　直線電機中：串、并聯(lián)影響電機性能。