劉北辰 孫昕* 沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

1 直線電機(jī)發(fā)展的歷史階段

近年來，隨著工業(yè)門檻的提高，工業(yè)對(duì)加工質(zhì)量以及精確度的要求越來越高，直線電機(jī)的發(fā)展受到了相關(guān)行業(yè)的廣泛關(guān)注。根據(jù)國內(nèi)外直線電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀的分析，國外的直線電機(jī)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展進(jìn)入了工業(yè)化應(yīng)用階段，而國內(nèi)的直線電機(jī)技術(shù)還正處于剛剛起步的階段。

1.1 直線電機(jī)發(fā)展的萌芽階段

其實(shí)早在1840年，就已經(jīng)有人開始提出直線電機(jī)的理論，并制造出了世界上最早的直線電機(jī)。但是隨著控制技術(shù)與材料技術(shù)的飛速發(fā)展，以及新型控制器件的不斷出現(xiàn)，直到20世紀(jì)50年代中期，直線電機(jī)的理論研究和工業(yè)應(yīng)用才有了里程碑式的進(jìn)步。從最開始出現(xiàn)到開始規(guī)模化研究，這其中間隔的一個(gè)世紀(jì)中，直線電機(jī)經(jīng)歷了一個(gè)不斷探索、迎難而上的過程。

在不斷探索的過程中，終于在1917年發(fā)明了第一臺(tái)圓筒式直線電機(jī)。后來，在1923年，有人提出制造扁平式直線電機(jī)的設(shè)想，但是在實(shí)際操作中并沒有獲得預(yù)想中的成功。有人說，從1840年到20世紀(jì)30年代這一時(shí)期的直線電機(jī)研究經(jīng)歷了磕磕碰碰，愈挫愈勇，就像是一顆破土而出的樹苗，正處于萌芽的發(fā)展階段。

1.2 直線電機(jī)的啟用和實(shí)踐階段

經(jīng)歷過萌芽階段，直線電機(jī)的研究到了實(shí)驗(yàn)研究的新發(fā)展階段，在新階段時(shí)期，科研人員們已經(jīng)通過前人的研究獲取了大量的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，對(duì)于直線電機(jī)的理論有了更深刻的認(rèn)識(shí)，開始進(jìn)入到直線電機(jī)的啟用和實(shí)踐階段。簡(jiǎn)而言之，在新的階段中直線電機(jī)開始了更加規(guī)?；难芯?，世界上一些發(fā)達(dá)國家的科研人員和科研機(jī)構(gòu)，都開始進(jìn)行一些大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)工作。

1.3 直線電機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用階段

在20世紀(jì)80年代，直線電機(jī)終于進(jìn)入了最終的獨(dú)立應(yīng)用時(shí)期，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)無能為力的時(shí)候大顯身手。直到現(xiàn)在，直線電機(jī)仍然在不斷的發(fā)展創(chuàng)新，制作了大量具有實(shí)用價(jià)值、高效率的工業(yè)裝置和產(chǎn)品。如運(yùn)用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的磁懸浮列車已經(jīng)達(dá)到了500 km/h的速度，接近了航空飛機(jī)的速度，在交通運(yùn)輸行業(yè)取得了非常傲人的成績(jī)。

2 直線電機(jī)的應(yīng)用

直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組件很少，相對(duì)地它需要的潤(rùn)滑也會(huì)比較少，這就導(dǎo)致它的使用壽命會(huì)比較長(zhǎng)。它的諸多優(yōu)點(diǎn)，都使它受到了越來越多的關(guān)注。

2.1 在工業(yè)中的應(yīng)用

直線電機(jī)很大部分應(yīng)用于工業(yè)與自動(dòng)化中，尤其在工業(yè)中的機(jī)械設(shè)備和機(jī)床上的機(jī)電一體化方面有非常廣泛的應(yīng)用。比如說常應(yīng)用于組合機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，應(yīng)用于機(jī)械加工機(jī)床一系列操作流程中。

2.2 在交通運(yùn)輸業(yè)的應(yīng)用

前文有提到，直線電機(jī)在磁懸浮列車方面取得了很大的突破，以直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的磁懸浮列車速度已經(jīng)接近航空的飛行速度。

2.3 在航天航空業(yè)的應(yīng)用

直線電機(jī)在航天航空業(yè)方面的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在軍事方面。在航天航空的動(dòng)力系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥是非常重要的一個(gè)變量調(diào)節(jié)裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)能否我進(jìn)行精確的控制很大程度上取決于調(diào)節(jié)閥。而直線電機(jī)新型調(diào)節(jié)閥相較于傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)閥體積小、低耗能、安全性能好，有很大的應(yīng)用發(fā)展前景。

2.4 在海洋發(fā)電等新興行業(yè)的應(yīng)用

現(xiàn)如今，節(jié)能、省源，已經(jīng)成為時(shí)代新得發(fā)展趨勢(shì)。波浪能源作為能量中最不穩(wěn)定的一種新能源，正在全球范圍內(nèi)進(jìn)行更加廣泛的提取和應(yīng)用。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的提取波浪能的機(jī)械裝置，效率更高，成本更低，已經(jīng)成為直線電機(jī)應(yīng)用的典型代表。

2.5 在醫(yī)療和其他方面的應(yīng)用

國外的直線電機(jī)研究，已經(jīng)把其應(yīng)用于先進(jìn)的醫(yī)療設(shè)備中。直線電機(jī)在辦公室設(shè)備方面的應(yīng)用，主要是用于打字機(jī)、計(jì)算機(jī)磁盤等設(shè)備。直線電機(jī)在軍事領(lǐng)域的典型應(yīng)用是電磁炮、潛艇。電磁炮是一種軍事用途的武器系統(tǒng)，它的制作機(jī)構(gòu)中日采用了直線電機(jī)作為原驅(qū)動(dòng)力。

3 總結(jié)

直線電機(jī)技術(shù)在國外已經(jīng)進(jìn)入了工業(yè)化應(yīng)用的階段，但是國內(nèi)對(duì)于直線電機(jī)的研究剛剛起步，與國外的研究現(xiàn)狀存在有很大的差距，有許多技術(shù)方面的問題，還需要更加積極的努力。筆者相信，隨著直線電機(jī)技術(shù)的不斷完善，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)一定會(huì)在不久的將來完全取代傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，在人們的生活、生產(chǎn)領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用。