直线电机的发展及应用

一．直线电机的发展历史

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 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。
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。这个专利是想把直线电
机用在织布机的梭子上。显然这个想法激励了许多科学家的热情，以致于在此
以后的相当一段时间，一些科学家为此付出了许多的努力，然而，由于当时
的制造技术，工程材料以及控制技术的现状，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。这里的艰辛，笔者也是深有体会的，因为，20 
多年前笔者的大学毕业论文就是这个题目。然而，最近笔者却实实在在地在中
国的企业里看到了德国生产的经编机中应用了直线电机驱动的梭子。由于使用
性能和效率大大提高，从而使该经编机的身价提高 10 倍以上。不过，科学家
为了获得电梭子应用而巧妙构思的许多各种形式的直线电机，却为后来将它
们应用到其它场合奠定了基础。例如，将大推力、高速度的织梭直线电机经过
重新设计，摇身一变向着电炮和电弹射器方面发展下去，旧日本海军就曾在
横须贺开始过无烟、无声电炮的制造。当然，历史没有给这些侵略者任何杀人
的机会，这些电炮还没有来得及试用便迎来了他们的战败，此是后话， 1995 
年美国宣布电磁炮试制成功。
    在 1917 年出现了第一台圆筒型直线电动机，事实上那是一种具有换接初
级线圈的直流磁阻电机，人们试图把它作为导弹发射装置，但其发展并没有
超出模型阶段。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。从 1840 年到 1930 年前后，这一时期的直线电机研究就象一个未
出生的孩子，正处于孕育阶段；就象一棵没出土的树苗，正处于萌芽阶段。也
有文章认为这一阶段是暗中摸索的阶段。这个阶段，虽然人们有许多好的设想，
从理论上也作了许多探讨，但由于没有从实验上去论证这一切理论，以致于
有不少直线电机方面的机理尚没真正搞清楚，许多好的设想却没能付诸实现。
鉴于这些情况，它迫使各国的科研人员暂时放下了理论，埋头致力于将直线
电机理论及各种设想模型予以证实的工作，即实验研究工作。至此，从 1930 
年到 1940 年期间，直线电机进入了实验研究阶段，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。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的、用作抽汲钾、
钠等液态金属的电磁泵，为的是核动力中的需要。1954 年，英国皇家飞机制