直線電機(jī)的工作原理及特點(diǎn)

    一般電動(dòng)機(jī)工作時(shí)都是轉(zhuǎn)動(dòng)的。但是用旋轉(zhuǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的交通工具（比如電動(dòng)機(jī)車(chē)和城市中的電車(chē)等）需要做直線運(yùn)動(dòng)，用旋轉(zhuǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器的一些部件也要做直線運(yùn)動(dòng)。這就需要增加把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的一套裝置。能不能直接運(yùn)用直線運(yùn)動(dòng)的電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，從而省去這套裝呢？幾十年前人們就提出了這個(gè)問(wèn)題�，F(xiàn)在已制成了直線運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，即直線電機(jī)。
    直線電機(jī)的原理并不復(fù)雜。設(shè)想把一臺(tái)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)沿著半徑的方向剖開(kāi)，并且展平，這就成了一臺(tái)直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（圖）。在直線電機(jī)中，相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子的，叫初級(jí)；相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子的，叫次級(jí)。初級(jí)中通以交流，次級(jí)就在電磁力的作用下沿著初級(jí)做直線運(yùn)動(dòng)。這時(shí)初級(jí)要做得很長(zhǎng)，延伸到運(yùn)動(dòng)所需要達(dá)到的位置，而次級(jí)則不需要那么長(zhǎng)。實(shí)際上，直線電機(jī)既可以把初級(jí)做得很長(zhǎng)，也可以把次級(jí)做得很長(zhǎng)；既可以初級(jí)固定、次級(jí)移動(dòng)，也可以次級(jí)固定、初級(jí)移動(dòng)。
    直線電機(jī)是一種新型電機(jī)，近年來(lái)應(yīng)用日益廣泛。磁懸浮列車(chē)就是用直線電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的。
    磁懸浮列車(chē)是一種全新的列車(chē)。一般的列車(chē)，由于車(chē)輪和鐵軌之間存在摩擦，限制了速度的提高，它所能達(dá)到的最高運(yùn)行速度不超過(guò)300km/n。磁懸浮列車(chē)是將列車(chē)用磁力懸浮起來(lái)，使列車(chē)與導(dǎo)軌脫離接觸，以減小摩擦，提高車(chē)速。列車(chē)由直線電機(jī)牽引。直線電機(jī)的一個(gè)級(jí)固定于地面，跟導(dǎo)軌一起延伸到遠(yuǎn)處；另一個(gè)級(jí)安裝在列車(chē)上。初級(jí)通以交流，列車(chē)就沿導(dǎo)軌前進(jìn)。列車(chē)上裝有磁體（有的就是兼用直線電機(jī)的線圈），磁體隨列車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使設(shè)在地面上的線圈（或金屬板）中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和列車(chē)上的磁體（或線圈）之間的電磁力把列車(chē)懸浮起來(lái)。懸浮列車(chē)的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行平穩(wěn)，沒(méi)有顛簸，噪聲小，所需的牽引力很小，只要幾千kw的功率就能使懸浮列車(chē)的速度達(dá)到550km／h。懸浮列車(chē)減速的時(shí)候，磁場(chǎng)的變化減小，感應(yīng)電流也減小，磁場(chǎng)減弱，造成懸浮力下降。懸浮列車(chē)也配備了車(chē)輪裝置，它的車(chē)輪像飛機(jī)一樣，在行進(jìn)時(shí)能及時(shí)收入列車(chē)，�？繒r(shí)可以放下來(lái)，支持列車(chē)。
    要使質(zhì)量巨大的列車(chē)靠磁力懸浮起來(lái)，需要很強(qiáng)的磁場(chǎng)，實(shí)用中需要用高溫超導(dǎo)線圈產(chǎn)生這樣強(qiáng)大的磁場(chǎng)。
    直線電機(jī)除了用于磁懸浮列車(chē)外，還廣泛地用于其他方面，例如用于傳送系統(tǒng)、電氣錘、電磁攪拌器等。在我國(guó)，直線電機(jī)也逐步得到推廣和應(yīng)用。直線電機(jī)的原理雖不復(fù)雜，但在設(shè)計(jì)、制造方面有它自己的特點(diǎn)，產(chǎn)品尚不如旋轉(zhuǎn)電機(jī)那樣成熟，有待進(jìn)一步研究和改進(jìn)。
    直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比的主要有特點(diǎn)
    直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，主要有如下幾個(gè)特點(diǎn)：一是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于直線電機(jī)不需要把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng)的附加裝置，因而使得系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，重量和體積大大地下降；二是定位精度高，在需要直線運(yùn)動(dòng)的地方，直線電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)直接傳動(dòng)，因而可以消除中間環(huán)節(jié)所帶來(lái)的各種定位誤差，故定位精度高，如采用微機(jī)控制，則還可以大大地提高整個(gè)系統(tǒng)的定位精度；三是反應(yīng)速度快、靈敏度高，隨動(dòng)性好。直線電機(jī)容易做到其動(dòng)子用磁懸浮支撐，因而使得動(dòng)子和定子之間始終保持一定的空氣隙而不接觸，這就消除了定、動(dòng)子間的接觸摩擦阻力，因而大大地提高了系統(tǒng)的靈敏度、快速性和隨動(dòng)性；四是工作安全可靠、壽命長(zhǎng)。直線電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸傳遞力，機(jī)械摩擦損耗幾乎為零，所以故障少，免維修，因而工作安全可靠、壽命長(zhǎng)。