这样就得到了由旋转电机演变而来的最原始的直线电机。由定子演变而来的一侧称为初级，由转子演

变而来的一侧称为次级。图二所示为演变而来的直线电机，后在结构上作了优化与改进，一般为双边型

短初级长次级直线电机，这是扁平直线电机的一种，是目前应用最广泛的结构形式，除此以外，直线电

机还可以做圆筒型（也称管型），圆弧型和圆盘型。 

直线电机不仅结构上由旋转电机演变而来，而且工作原理也与旋转电机非常类似。如下图三所示为旋

转电机的基本工作原理，图中线圈 AX、BY、CZ 为定子 A、B、C 三相绕组。当在其中通往三相对称正

弦电流后，便在气隙中产生旋转磁场，这个磁场可看成沿气隙圆周呈正弦分布。电流变化一个周期，旋

转磁场转过一对磁极，它的旋转速度称为同步转速

s

n

(r/min)表示，它与电流的频率

f

  (Hz)成正比，而与

电极对数

p

成反比，如下所示：

p

f

n

s

60

=

。用

τ

τ

f

p

n

v

s

s

2

2

60

=

=

(m/s)(

τ

为极距)表示定子内圆表

面上磁场运动的线速度。为简便起见，图中笼型转子只画出了两根导条。当气隙中旋转磁场以同步速度

旋转时，磁场就会切割转子导条，而在其中感应出电动势，由于导条是通过端环短接的，因此在感应电

动势的作用下，便在转子导条中产生电流，这个电流与气隙磁场相互作用便产生切向电磁力 F。由于转子

是圆柱，故转子上每根导条的切向电磁力乘上转子半径，全部加起来即为促使旋转的电磁转矩。 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图三  旋转电机的基本工作原理                                    图四  直线电机的基本工作原理 

1－定子  2－转子  3－磁场方向                1－初级  2－次级  3－行波磁场 

        将图三的旋转电机在顶上沿径向剖开，并将圆周拉直，便成了图四的直线电机。当通往三相对称

正弦电流后，也会产生气隙磁场。当不考虑横向、纵向的端部效应时，这个气隙磁场也和旋转电机非常

相似，也可看成是沿展开的直线方向呈正弦分布。当三相电流随时间变化时，气隙磁场将按 A、B、C 相

序沿直线移动。在原理上与旋转电机类似，不同之处在于：这个磁场是平移的，而不是旋转的，因此称

为行波磁场。显然，行波磁场的移动速度与旋转磁场的的线速度是一样的，即为

τ

f

v

s

2

=

(m/s)，也称为

同步速度。在次级中为简便起见，图中只画出一根导条，次级导条在行波磁场的切割下，将产生感应电

动势并产生电流。而所有导条上的电流和气隙磁场的相互作用便产生电磁推力。在这个电磁推力的作用

下，次级就顺差行波磁场运动的方向作直线运动。次级移动速度用

v

表示，转差率用

s

表示，则有： 

s

s

v

v

v

s

−

=

   

s

s

sv

v

v

=

−

       

s

v

s

v

)

1

(

−

=

 

        在直线电机运行状态下，

s

在 0 与 1 之间。这就是直线电机的工作原理。 

直线电机与传统的旋转电机相比有如下的优势：1、结构简单：不需要一套把旋转运动转换成直线运

动的的中间转换机构。2、反应速度快，灵敏度高，随动性好。3、容易密封，不怕污染，适应性强。4、

工作稳定可靠，寿命长。5、推力大，额定值高。6、定位精度高。但是直线电机由于结构上的原因，有