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第56卷第6期

文章编号：

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收稿日期：0118:18:59； 收修定稿日期：0118:18:65
作者简介：宋书中（5=25:），男，河南济源人，教授，博士研究生，主要研究方向为电力拖动，自动控制等。

直线电机的发展及应用概况

宋书中，胡业发，周祖德

（武汉理工大学 机电工程学院，湖北 武汉

<61191）

摘

要：介绍了直线电机的分类及特点，直线电机是一种将电能直接转换成直线运动，

而不需要通过任何中间转换机构的新颖电机。阐述了直线电机理论分析和优化设计的研究手
段和最新研究成果，分析了直线电机核心控制部件、外围输出通道、控制理论和控制技术发
展状况，简要叙述了直线电机在工业、办公设备、交通、家庭自动化、军事装备等领域的的应
用现状和动态。根据直线电机应用研究的发展趋势，指出在利用计算机提高直线电机的控制
精度和依据新原理研制新型直线电机的新技术推动下，直线电机具有广阔的应用和发展前景。
关

键

词：直线电机；设计；控制；应用研究；发展趋势

中图分类号：>. 68=

文献标识码：?

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.

引

言

直线电机的发展经历了漫长的历史。早在 5=

世纪末与 01 世纪初就有人从事直线电机的研究，但
未获得成功。直至 01 世纪 81 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。

近 51 年来，由于高速、精密机床进给系统的需要，使
直线电机的优越性充分体现出来，直线电机的研究
重新成为热点领域

［5 R 6］

。了解直线电机的发展现状

和趋势，对开展新型直线电机研究是非常必要的。

/

直线电机理论研究

由于直线电机结构的特殊性，旋转电机的理论

不能直接应用到直线电机上，也使直线电机的分析

变得更为复杂。为此，进行了大量的研究工作，提出
了各种理论分析方法。主要有：直接解法、分层理论
与傅立叶法、有限元法、边界元法等。

直接解法是由 S,$K%G-# 和 ?%-#"A 为解决边界效

应问题而提出来的，它从三维 .-TB*&& 方程出发，经
过简化，推导出一维方程的解

［<］

。后来 U)*%-I 等用

一种简化的等效电路来描述上述直线电机入端的端
部效应

［8］

。L)&O)#I"# 还提出了一种更为详细的分析

方法，他根据直线感应电机的入端端部效应建立了
气隙磁密方程

［2］

。

目前直线电机的解析研究集中在一维稳态方

面，

主要有磁路法、磁场解析法、等效磁网络法、等效

电路法等。它一般是将电机理想化，即取电机的一
个极距为求解区域，将绕组和永磁体等效成正弦电
流层，忽略铁芯开端和边端效应、补偿绕组、端部半