直線電機是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動機械能，而不需要任何中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)的傳動裝置。
直線電機的結(jié)構(gòu)
直線電機可視為旋轉(zhuǎn)電機沿徑向剖開拉直演變而成。
沿徑向剖開并拉直的旋轉(zhuǎn)電機
大多數(shù)應(yīng)用中，通常是永磁體保持靜止，線圈繞組運動;但有時這種布置反過來會更有利并完全可以接受。在這兩種情況中，基本電磁工作原理是相同的，并且與旋轉(zhuǎn)電機完全一樣。
直線電機的優(yōu)點
直線電機系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)伺服電機+聯(lián)軸器滾珠絲杠傳動，直線電機系統(tǒng)直接與負載連接，通過伺服驅(qū)動器直接驅(qū)動電機與負載。直線電機直接驅(qū)動技術(shù)是當前高速精密制造領(lǐng)域最先進的技術(shù)之一，具有如下優(yōu)點：
(1)高精度，直接驅(qū)動結(jié)構(gòu)沒有反向間隙，結(jié)構(gòu)剛性高，系統(tǒng)的精度主要取決于位置檢測元件，有合適的反饋裝置可達亞微米級;
(2)加速度和速度大，我們在應(yīng)用中已經(jīng)實現(xiàn)20g的最大加速度和4.5m/s的最大速度;
(3)直線電機定子與動子無機械接觸磨損，系統(tǒng)運動接觸由直線導(dǎo)軌承擔，傳動部件少，運行平穩(wěn)，噪音低，結(jié)構(gòu)簡單，維護簡單甚至免維護，可靠性高，壽命長。
(4)直線電機定子采用模塊化結(jié)構(gòu)，運行行程理論上不受限制;
(5)運行速度范圍寬，其速度范圍從每秒幾微米到數(shù)米。
直線電機常用類型
直線電機主要包括有鐵芯電機和無鐵芯電機兩種類型，每種類型電機均具有取決于其應(yīng)用的最有特征。
有鐵芯平板直線電機
有鐵芯電機的線圈繞在鋼片上，以便通過單側(cè)磁路，產(chǎn)生推力。
大族電機有鐵芯平板電機包括自然冷卻和水冷兩種類型，水冷型額定推力最高達到8000N、峰值推力20000N。
有鐵芯平板直線電機的優(yōu)勢：有鐵芯結(jié)構(gòu)，推力密度高;使用單邊永磁體，成本低;可以做到良好的散熱。
有鐵芯平板直線電機的不足：有齒槽推力，導(dǎo)致速度波動;有鐵芯使動子和定子存在不小于5倍于額定推力的磁吸力，需要注意安裝。
U型無鐵芯直線電機
無鐵芯電機包含一個動子線圈繞組，位于雙排永磁體之間。因為線圈無鐵芯，動子和永磁體之間沒有吸引力和齒槽力。
大族U型直線電機開發(fā)了采用線圈繞組疊放的I型系列直線電機，相比T型繞組具有推力密度高(同樣推力下體積更小)、散熱性能好、結(jié)構(gòu)強度高的優(yōu)點。
無鐵芯電機的優(yōu)勢：沒有吸引力，固定氣隙，易于對齊及安裝;無齒槽效應(yīng)，運行平穩(wěn);動子質(zhì)量低，加速度大。
無鐵芯電機的劣勢：使用雙邊永磁體，成本高;相比有鐵芯電機，推力一般不太大。
管型直線電機
動子是圓柱形結(jié)構(gòu)。沿固定著磁場的圓柱體運動。這種電機是最初發(fā)現(xiàn)的商業(yè)應(yīng)用但是不能使用于要求節(jié)省空間的平板式和U 型槽式直線電機的場合。圓柱形動磁體直線電機的磁路與動磁執(zhí)行器相似。區(qū)別在于線圈可以復(fù)制以增加行程。典型的線圈繞組是三相組成的，使用霍爾裝置實現(xiàn)無刷換相。推力線圈是圓柱形的，沿磁棒上下運動。這種結(jié)構(gòu)不適合對磁通泄漏敏感的應(yīng)用。必須小心操作保證手指不卡在磁棒和有吸引力的側(cè)面之間。
管狀直線電機設(shè)計的一個潛在的問題出現(xiàn)在，當行程增加，由于電機是完全圓柱的而且沿著磁棒上下運動，唯一的支撐點在兩端。保證磁棒的徑向偏差不至于導(dǎo)致磁體接觸推力線圈的長度總會有限制。
音圈電機
因其結(jié)構(gòu)類似于喇叭的音圈而得名，具有高頻響、高精度的特點。此類電機分為圓柱型音圈電機和擺動型音圈電機，也就是所謂的圓柱型直線電機。
直線電機的結(jié)構(gòu)
主要包括定子、動子和直線運動的支撐輪三部分。為了保證在行程范圍內(nèi)定子和動子之間具有良好的電磁場耦合，定子和動子的鐵心長度不等，定子可制成短定子和長定子兩種形式。由于長定子結(jié)構(gòu)成本高、運行費用高，所以很少采用。直線電動機與旋轉(zhuǎn)磁場一樣，定子鐵心也是由硅鋼片疊成，表面開有齒槽，槽中嵌有三相、兩相或單相繞組，單相直線異步電動機可制成罩極式，也可通過電容移相。
直線電機是將傳統(tǒng)圓筒型電機的初級展開拉直，變初級的封閉磁場為開放磁場，而旋轉(zhuǎn)電機的定子部分變?yōu)橹本€電機的初級，旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子部分變?yōu)橹本€電機的次級。如果初級是固定不動的，次級就能沿著行波磁場運動的方向做直線運動，即可實現(xiàn)高速機床的直線電機直接驅(qū)動的進給方式，把直線電機的初級和次級分別直接安裝在高速機床的工作臺與床身上。由于這種進給傳動方式的傳動鏈縮短為0，被稱為機床進給系統(tǒng)的“零傳動”。
直線電機的工作原理
在直線電機中，相當于旋轉(zhuǎn)電機定子的，叫初級;相當于旋轉(zhuǎn)電機轉(zhuǎn)子的，叫次級。初級中通以交流，次級就在電磁力的作用下沿著初級做直線運動。這時初級要做得很長，延伸到運動所需要達到的位置，而次級則不需要那么長，實際上，直線電機既可以把初級做得很長也可以把次級做得很長，既可以初級固定、次級移動也可以次級固定、初級移動。
直線感應(yīng)電動機是由旋轉(zhuǎn)電動機演變而來。當一次側(cè)的三相或多相繞組通入對稱正弦交流電流時，會產(chǎn)生氣隙磁場。當不考慮由于鐵芯兩端開斷而引起的縱向邊緣效應(yīng)時，這個氣隙磁場的分布情況與旋轉(zhuǎn)電動機相似，沿著直線方向按正弦規(guī)律分布。
