电磁式直线电机：结构、工作原理及控制策略

1.电磁式直线电机结构及工作原理

电磁式直线电机的结构示意图如图5-1所示。其结构、工作原理和传统圆筒形电机类似，当传统圆筒形电机的定子、转子直径无限增大时，旋转电机的定子部分就变为直线电机的初级，转子部分变为直线电机的次级。即定、转子展开拉直，定子的封闭磁场变为初级的开放磁场，而在电机的三相绕组中通入三相对称正弦电流后，在初级和次级间产生气隙磁场，气隙磁场的分布情况与旋转电机的相似，沿展开的直线方向呈正弦分布。当三相电流随时间变化时，气隙磁场按定向相序沿直线移动，这个气隙磁场称为行波磁场。当次级的感应电流和气隙磁场相互作用时，便产生了电磁推力，如果初级是固定不动的，次级就能沿着行波磁场运动的方向做直线运动。

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图5-1　电磁式直线电机结构示意图

2.电磁式直线电机控制策略

直线电机在结构与驱动方式上的改变，给直线电机伺服系统的控制提出了更高的要求。近年来，在这方面的大量研究成果基本上可分为两类：一是沿用和改进控制旋转电机的矢量控制、PID控制等已有成熟的控制技术；二是结合现代控制方法研究适用于直线电机的控制理论和技术。为了满足不同应用场合下的不同要求，目前的研究已呈现出多种控制策略和技术相互融合的趋势。目前，直线电机伺服系统中所采用的控制策略和现代旋转电机伺服系统控制策略基本类似，有增益自调度控制、模型参考自适应控制、自校正控制、变结构滑模控制、模糊控制、神经网络控制、直接牵引力控制、预见控制等策略，这里不再赘述。