一、直線電機的基本結構與工作原理
直線電機是展平了的旋轉電機
1.1 直線電機的幾種常見機構
幾種常見的旋轉型電機
每一種旋轉電機，都有相應的直線電機與之對應
有鐵芯直線電機
優點： 推力大，低成本，散熱好
缺點： 有吸力，相當於推力的10倍齒槽、或挫頓力
無鐵芯直線電機
優點：無吸力，無齒槽， 動子質量輕
缺點： 散熱差，剛性差，推力較小
無槽直線電機
是有鐵芯和無鐵芯的結 合體
磁軸式直線電機
優點：無磁槽，磁力線全部利用，體積小，散熱 好，工藝簡單
缺點：推力小，剛性差，長度受限制
二、直線電機區別於傳統傳動方式
•高剛度，無傳動間隙和柔度
•寬調速範圍（1um/s—5m/s，絲槓<1m/s）
•高動態效能高加速度，可達10g
•極高的運動解析度和定位精度
•無限行程
•無磨損免維護
•整合機械系統設計調整簡單
大行程高精度的終極解決方案
當乙個平台的精度要求很高時，比如微公尺級或者奈米級的精度時，這時直線 電機是乙個很好的選擇，比如當直線電機和氣浮導軌配合使用時，平台的定 位精度可達幾十奈米，這是其他形式的平台所達不到的。
三、直線電機工作基本原理
直線電機不僅從結構上是從旋轉電機演變 而來的，其工作原理也與旋轉電機相似，遵 循電機學的一些基本電磁原理。這裡直流永 磁直線電機為例子，說明一下直線電機的基 本工作原理。
vlp0020-0160是一款音圈電機，和直線 電機在某種程度上是一致的。區別在於，音 圈電機只有乙個線圈，磁極一般不超過2對， 只被要求在一對磁極的範圍裡運動，也就不 需要換相了。當需要突破這種行程限制，就 必需要有更多的磁極，和更多的線圈來接力， 這就是直線電機。所以音圈電機也叫做無換 向直線電機。
下圖表示的是典型的平板直線電機的結構。圖中的灰色的部分是底板， 黃色的方塊為一塊塊的永磁體，黃色和灰色部分組成了直線電機的定子。相 鄰兩個永磁體的極性是相反的，所以磁力線的分布如圖中所示。黃色的點表 示次級線圈中導線的橫截面。
可以看到導線的方向基本垂直於磁力線的方向，當導線中通過電流時， 會產生安培力。由左手定則可以得知，根據導線中電流方向的不同，可以使 線圈產生向左或者向右的力。這個力就是使直線電機直接做直線運動的推力。
直線電機絕大部分為直流永磁同步直線電機。其他種類 的直線電機，如交流永磁同步直線電機、交流感應直線電機、步進直線電機。 這些電機工作的基本原理都是類似的：
位於磁場中的載流導體，該導體受到力的作用，力的方向可按左手定則確 定。力的大小由下面公式確定：
繞組形式
交叉覆蓋方式，三個線圈組合佔乙個極 距，空間利用率高，動子較短。線圈無 效的兩邊可排列在磁場外，可以增加散 熱效果
非覆蓋平鋪方式，三個線圈佔2個極距， 一般用於大推力電機，線圈的成型工藝 簡單，但線圈**必須留空，磁場利用 率較低
對於帶鐵芯直線電機通常需要採用消齒槽的工藝，斜槽乙個方法，還有就是採用分數 槽，錯開磁極和鐵芯的整倍數關係
四、直線電機
•小推力款型採用小極距設計（30mm），相同驅動下提高電流解析度， 負面的影響是電機較寬
•線圈的有效長度比例增加，用於迴圈的無效長度比例減少，單位重量 的推力有所增大
•採用線圈定型工藝，最終線圈排布精確，控制精度高
•大推力款型x系列高於大部分競爭對手，如 kollmorgen 1600n，hiwin1900n，baldor 2300n，accel 3000n
•hall 感測器採用分體可脫卸設計，增加可維護性
•高導熱樹脂
五、直線電機引數
•極距（electrical cycle length）
——一對磁極所佔的長度，通常是n-n的距離，一般地推力大的電機， 極距也大，這和一對磁極間所能容納的導線匝數和長度有關
•推力常數（force constant）
——每一安培電流所能產生的推力
•反電動勢常數（back emf constant）
——每1公尺/秒速度產生的反電勢電壓
•電機常數（motor constant）
——線圈產生的推力與消耗功率的比值
•持續電流（continuous current）
——線圈可以承受的連續通過的電流，持續通過這個電流時，線圈不會因為超過一定的 溫度而有被損壞的危險
•持續推力（continuous force）
——當線圈通過100%負載率的持續電流時產生的推力
•峰值電流（peak current）
——線圈短時間內可以通過的最大電流，一般峰值電流通過的時間不超過1秒
•峰值推力（peak force）
——線圈的通過峰值電流時產生的推力
•線圈最高溫度（maximum winding temperature）
——線圈可以承受的最高溫度
•電機電阻（resistance 25°c, phase to phase）
——線圈在25°c時的相間電阻
•電機電感（inductance, phase to phase）
——線圈的相間電感
hall位置反饋
光柵位置反饋
霍爾效應感測器設在馬達里被啟用 的磁體的面上。在這些訊號放大器 轉換成適當的相電流。正弦換相是 使用線性編碼器訊號回到控制器。 乙個共同的技術是利用霍爾效應同 步磁場位置，然後切換到正弦換相。 在任何情況下，換相的速度並非是 限制因素。
六、直線電機的選型
6.2.2 計算和選擇
運動曲線圖上每個部分的力都可以計算出來，具體的計算方法如下： 加速階段的力：
f1=(m1+m2)*a+fc
勻速階段的力：
f2=fc
減速階段的力： f3=(m1+m2)*（‐a）+fc 停頓時電機不出力：
f4=0
其中：a是加速階段和減速階段的加、減速度
m1是總的運動負載的質量 m2是電機線圈的質量
fc是克服摩擦力的需求力，精密直線導軌的摩擦係數一般為0.01，所以一般設 fc=0.01(m1+m2)
這樣，我們就可以算出整個過程中的rms力和最大力
rms力可由以下公式算出
而最大推力fmax=max（f1，f2，f3，f4） 算出rms力和最大推力以後，可以按照一定的流程來選擇一款合適的直線電機
以上的計算只是在相對理想的條件下，實際應用時，系統往往對力有更高的需求，所 以我們在實際選型時，需要在計算中加入適當的餘量。
永磁同步電機工作原理
pmsm permanent magnet synchronous motor 實際工作是一種交流電機，其定子執行是三項的相差的交流電，而轉子則是永磁體。但是這種電機最大的優勢就是交流電能量由直流提供，這樣就可以對電機進行精確的控制，而且解決了電刷帶來的壽命問題。下面對其工作原理進行簡單的介紹，如圖...
舵機工作原理及程式
舵機可以實時控制角度，廣泛應用於航模 雲台等等需要控制角度的場合 舵機的工作原理 由pwm波進入內部電路產生乙個偏置電壓，觸發電機通過減速齒輪帶動電位器移動，使電壓差為零時，電機停轉，從而達到伺服的效果。舵機pwm的協議都是相同的，但最新出現的舵機可能不一樣 協議一般為 高電平寬度在0.5ms 2....
硬見小百科 步進電機工作原理及實現方法
步進電機的工作原理 步進電動機是一種把電脈衝訊號轉換成機械角位移的控制電機。所謂電脈衝，類似於脈搏，感受到脈搏跳動的時候類似於脈衝的高電平，不跳的時候為低電平，這就是電脈衝訊號。角位移單位是弧度。步進電機可分為反應式，永磁式，混合式。各有優點，按實際需求選擇，反應式的步距角小，精度高 永磁式的力矩大...