1、毕业设计 （论文） 第 1 页 第 1 章 绪论 1.1 课题研究的目的和意义 直线电机是 20 世纪下半叶电工领域中出现的具有新原理、新理论、新技术的装 置。它是一种可以将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的 传动装置，具有起动推力大、传动刚度高、动态响应快、定位精度高、行程长度不受 限制等优点。它突出的优势不仅越来越引起人们的重视，而且被广泛地应用于邮电、 航天、运输、电力等诸多领域 1。 但永磁直线电机的铁心是长直、 两端断开的, 而且绕组两端也不连续, 这就使得 直线电机的磁场和电流在纵向和横向上产生畸变。 因而在电机运行过程中产生推力波 动，而推力波动又是影响电机
2、动态性能的重要因素。因此，对电机磁场的分析和运行 过程中电机空载、负载推力波动的分析变得尤为重要。 本文分析了永磁直线电机的动态性能。针对永磁直线电机的推力波动进行分析， 基于电磁场理论研究了永磁直线电机的磁场分布， 并将 Halbach 磁体结构用于永磁直 线电机，改变了电机磁体结构，进而改善了电机的动态性能。 1.2 课题研究的国内外发展现状 直线电机是一种将电能直接转换成直线运动的机械能的动力装置， 一改以往以链 条、钢丝绳、传送带、齿条丝杠和蜗轮蜗杆等传统的中间转换环节，克服了传统机械 转换机构的传动链长、体积大、效率低、响应慢、精度低等缺陷。正是由于直线电机 的最大优点是取消了从电机
3、到工作台之间的一切中间环节， 把工作台进给传动链的长 度缩短为零，因此称为“零传动”或“直接驱动”技术。直线电机直接驱动技术是 20 世纪下半叶出现的具有新理论、新原理的新技术，它将和计算机技术一样在工业、 军事、民用等领域中得到广泛的应用 2。 1.2.11.2.1 直线电机的发展与应用现状直线电机的发展与应用现状 在世界上出现旋转电机后不久，就出现了直线电机的雏形，但直线电机的发展过 程是曲折的。 1840 年英国人惠斯顿(CharlesWheatatone)发明了世界上第一台直线电 机，但这种直线电机由于气隙过大而导致效率很低，未获成功。到 20 世纪中叶，随 着控制、电子、材料等技术的
4、发展，为直线电机的开发提供了理论和技术上的支持， 直线电机开始进入新的发展阶段。英国的 E.R.Laithwaite 教授是现代直线电机发展 毕业设计 （论文） 第 2 页 的先驱者， 他强调直线电机的基础研究， 以他为首的研究小组取得了不少重要的成果。 20 世纪 70 年代以后，直线电机应用的领域更加广泛，如自动绘图仪、液态金属泵 (MHD) 。电磁锤、轻工机械、家电、空气压缩机和半导体制造装置等。90 年代以后， 随着高速加工概念的提出， 直线电机开始作为进给系统出现在加工中心中。 由于直接 驱动进给系统具有传统进给系统无法比拟的优点和潜力，再次受到各国的重视 2。 早期的直线电机以感应电机为主 3，但在上世纪 90 年代以来，随着永磁材料性 能的不断提高和完善，特别是钕铁硼永磁材料的热稳定性和耐腐蚀性的改善、价格的 逐步下降以及电力电子技术的进一步发展，对旋转永磁电机研究开发经验的逐步成 熟，永磁直线电机得到了大量的研究开发与应用，形成了直线电机直接驱动伺服单元 以直线感应电机和永磁直线电机为主的局面。 我国直线电机
