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科
技
论
坛
浅论直线电机的发展趋势及我国的研发策略
陈 宏
（深圳市特种设备安全检验研究院，广东 深圳 518029）
1 中国直线电机的历史与发展
直线电机的历史，最早可追溯到 1840 年
惠斯登（Wheatstone）开始提出和制作了略具雏
形但并不成功的直线电机，从那时至今，已有
160 多年的历史了，在这不算短的历史过程当
中，直线电机经历了探索实验、开发应用和实用
商品化三个时代，当然，对不同类型的直线电机
或世界各国不同的国家和地区，这三个时代的
年代和年限又是不相同的。
我国直线电机的研究和应用发展是从 20
世纪 70 年代初开始的。1972 年，浙江大学在国
内首先翻译了一本《直线感应电动机》译文集，
后由科学出版社出版发行，尔后，上海工大、上
海电机厂、中科院电工所等又编译了一些直线
电机的书籍并出版。近两年来，浙江大学又连续
出版了 3 本直线电机著作。国内开展直线电机
应用研究的单位主要有：中科院电工所、西安
TRANBBS 交通大学、
浙江大学、上海大学、太原
工业大学、焦作矿业学院、山东工业大学、辽宁
阜新矿院等许多学校。主要成果有：工厂行车、
电磁锤、冲压机、摩擦压力机、磁分选机、玻璃搅
拌、拉伸机、送料机、粒子加速器、邮政分拣机、
矿山运输系统、计算机磁盘定位系统、自动绘图
仪、直线电机驱动遥控（电动）窗帘机、直线电机
驱动门、炒茶机等。我国直线电机研究虽然也取
得了一些成绩，但与国外相比，其推广应用方面
尚存很大差距。目前，国内不少研究单位已越来
越注意到这点。国内生产直线电机及其系统产
品的厂家很少，其中最大的是哈尔滨泰富科技
实业有限责任公司，该公司依托浙江大学的技
术优势，并与中国电工学会直线电机专委会以
及英、美、日等国紧密合作，从设计、生产制造到
检测试验均已初具规模，已具备了生产多品种
规格的直线电机及其系统产品的能力，在国内
已有较大影响。
2 直线电机的发展趋势
直线电动机系统具有结构简单、重量轻惯
性小、动态响应快、速度和加速度大、精确度高、
振动和噪声小等优点, 是各类超高速精密机床
的理想传动方式，在各类高速、精密加工设备上
具有广泛的应用前景。因此，世界各国、各工业
化企业都在加紧研制开发新的直线电机系统，
以期通过新技术，占领更多的市场份额。日本的
松下与美国奥的斯公司，已研制了直线感应电
动机驱动的电梯，三菱公司已研制了永磁直线
同步电动机驱动的电梯，还有富士电气公司，信
州大学、武藏大学等单位也对直线电机驱动进
行了各方面的研究和开发等。而我国在借鉴国
外先进技术和经验的基础上，直线电的机技术
的研发也逐步展开。直线电机技术的发展主要
呈现出以下几种发展趋势。
2.1 技术日益成熟
直线电机及其驱动控制系统在技术上已
日趋成熟，已具有传统传动装置无法比拟的优
越性能。过去人们所担心的直线电机推力体积
大、温升高、可靠性差、不安全、难安装、难防护
等问题，
随着电机制造技术的改进，已不再是大
问题。而驱动与控制技术的发展又为其性能拓
展和安全性提供了保证。选择合适的直线电机
及驱动控制系统，
配以合理的机床设计，完全可
以生产出高性能、高可靠性的机床。现在直线电
机驱动进给速度 100m/min，加速度 1～2g 的机
床已很普遍，已有机床达到快进 240m/min，加
速度 5g 的指标（日本 AMADA 激光切割机），高
速度高加速度的传动已在加工中心、数控铣床、
车床、磨床、复合加工机床、激光加工机床及重
型机床上得到广泛应用。
2.2 应用广泛
直线电机已经被广泛的应用于各个领域。
目前，直线电机进入了独立的应用时代，在这个
时代，各类直线电机的应用得到了迅速的推广，
制成了许多具有实用价值的装置和产品，例如
直线电机驱动的钢管输送机、运煤机、起重机、
空压机、冲压机、拉伸机、各种电动门、电动窗、
电动纺织机等。特别可喜的是利用直线电机驱
动的磁悬浮列车，其速度已超 500km/h，接近了
航空的飞行速度，且试验行程累计已达数十万
千米。同时,随着先进制造技术、电子技术、控制
技术的发展, 通过直线电机驱动的无绳电梯的
设想一定会变成现实。直线电机在军事上也得
到了一些应用，如直线电机驱动的潜艇，还有直
线电机驱动的电磁炮。此外，在一些军事设施
上，如军用靶场、军用仿真系统、军用战斗武器
和导弹的发射等等。
2.3 产业化趋势明显
直线电机的应用已不是样品，不是个例，
随着其技术的完善和应该用的广泛，已经逐渐
呈产业化趋势发展。近几年已在几十家著名企
业的几十类产品上推广应用。据专家预测，到
2010 年世界上将有 20％的数控机床采用直线
电机进给驱动。而用直线电机驱动的电梯，它所
具有的结构简单、省材、省空间、高速、低噪声、
节能等优点，
引起电梯界的极大关注。世界各国
一些著名电梯公司正在不断以各种方式进行这
方面的研发，
并逐步应用到电梯技术开发当中。
因此，其产业化前景也是不言而喻的。
3 国内直线电机的开发策略
我国在直线电机及驱动控制技术的研发、
应用与世界水平相差甚远，
至少有十年的差距。
无论产品的性能、品种，还是在应用上仅处于起
步阶段，甚至大量是空白。如果我们不能抓住当
前宏观经济形势大好，
市场需求旺盛的机遇，加
大投入，在直线电机及其驱动控制技术的开发
与应用上奋起直追，我国的线电机及驱动控制
技术会更加落后，这将不利于我国的国家安全
和产业安全。为此，建议在国家工业发展规划中
对直线电机及其驱动控制技术的开发与应用予
以充分考虑。
3.1 在机床基础技术和关键技术研究中，
研究直接传动技术应用，具体包括以下几个方
面：
a.直线电机驱动的直线运动部件和力矩电
机驱动的旋转部件的设计研究；b.高速、高加速
度运动下机床刚性及抗冲击结构设计；c.吸振、
抗振、隔热材料的应用（如聚合物混凝土）；d.轻
型材料（如碳素纤维）在运动部件中的应用；e.
直线电机的安装工艺及防护；f.控制系统、直线
电机驱动系统与机械部件的匹配及合理配置，
运动部件的加速度、速度调整及运动特性的优
化。
3.2 开发应用直线电机驱动的高档数控机
床
在基础技术和关键技术研究基础上，开发
应用直线电机驱动控制的高档数控机床及工艺
装备，
以满足高速精密复合加工的需求。鼓励机
床企业将这类机床做为自己的工作母机，在实
际应用中不断改进设计，探索加工工艺，向用户
提供展示和服务，并推向市场，逐步实现产业
化。
3.3 开发直线电机产品及相关技术
在数控技术及关键功能部件中，开发直线
电机产品（包括相应的驱动系统）。数控技术中
应开发与直线电机驱动控制相匹配的软件技
术，例如高速及高加速条件下的伺服控制及其
调整，高速、高精度的插补技术，复杂加工程序
的前瞻控制能力等。同时，相应开发与高速高加
速运动相配套的高速导轨、高速防护、高速位置
检测装置等。
4 结论
直线电机技术更新速度迅速，从企业到行
业，
从地方到中央都在制定新的规划。就直线电
机的发展而言，直线电机无论作为功能部件还
是其相关技术在各行业中的应用，都应该得到
足够重视。企业和研究部门应根据自己的客观
条件选择相关课题开展研究，从战略高度考虑
发展直线电机及其驱动控制的产品，并逐步形
成产业，占领直线电机技术的重要制高点。建议
行业和政府相关规划中予以大力支持。
责任编辑：李光旭
摘
要：直线电机技术被广泛的应用于多个领域，其技术的发展已经被世界各国、各大工业化企业所关注。就现阶段直线电机的发展趋势进行
了论 述，同时以发展趋势为依据，提出了我国直线电机技术发展所面临的困境及研发策略。
关键词:直线电机；发展；趋势；建议