电磁线性驱动器
在最近的一篇文章中, 我们讨论了电机的主要类别及其运行方式。虽然这些电动机满足了在任何时候需将电力转化为旋转运动这个重要需求 , 但旋转并不适用所有运用场景。在本文中, 我们将讨论产生直线运动的电磁直线电机和驱动器。
直线电机: 滑行
让我们先来谈谈直线电机, 这可以被认为是传统的旋转电机, 其定子已被展开, 并且结构布局是平面的。具体而言, 直线电机的工作原理与旋转类交流异步电动机和交流同步电机相同。磁悬浮列车是大型直线电机的一个例子, 在这种情况下, 强大的磁场提供了向前推进和无摩擦的磁垫, 使这些大型列车以最小的振动达到高速。
螺丝管
另一种比较熟悉的线性电磁驱动器是电磁阀。电磁阀是形成电磁铁的中空线圈, 其中由磁软材料制成的电弧 (转子的线性等价物) 可自由滑入和滑出。这些都是非常有用的机械设备, 和流体阀门一样, 易于建立、维护和操作。
螺线管是适用于要求更短时间的线性运动, 因为一旦电弧完全在通电线圈内, 它就不能再进行移动, 因此电磁阀本身就成为了电加热器。这意味着驱动电磁阀的电路通常针对提供大电流脉冲进行优化, 此外还包括对电磁阀关闭时产生的反电动势的保护。
螺丝管使用磁化棒作为电枢的设计, 已经可以应用于低压抽气。
线性执行器的优势
直线电机和螺线管应用于线性运动有限、寿命长、维护成本低的场景很有必要, 但将旋转运动转换为直线运动 (如飞轮和曲轴组合) , 并不实际或并不是所期望的。
体现电磁线性驱动器优点的一个装置是线性空气泵。我们没有在最近关于泵的文章中讨论这些问题, 因为线性泵不是一个单独的泵类别。”线性” 只是指机械是如何转移到滑动活塞或弯曲膜片, 因此这是属于两个类别的泵。
线性泵的工作原理是使用电磁铁 (定子) 产生一个交变磁场, 该磁场交替地推拉磁化棒 (作为电弧)。正是这种杆的运动提供了活塞或隔膜泵所需的运动。
线性泵的使用寿命很长, 因为它们既不使用轴承, 也不使用油, 而这两者都会随着时间的推移影响使用,因而需要通过维护 (以及停机) 对轴承或油进行更换。移动部件的减少也意味着潜在故障点的减少。此外, 线性泵在运行时非常安静, 并且可以实现高能效。为定子供电的交流可以直接从住宅 (或工业) 电源获取, 这就使线性泵的安装非常便利, 因此也非常节约成本。
线性泵还突出了这些类型驱动器的主要缺点: 出口流体压力受作用于杆上的力和磁场强度的限制，磁场强度又受所使用的磁性材料和线圈上的线圈圈数的限制。这意味着线性泵仅限于低差压应用, 如在生物实验室中麻醉气体的输送或疏散。
线性驱动器的注意事项
如果您正在考虑使用直线电机或电磁阀, 最重要的问题之一是: “我的重量限制是什么？”除了定子中的重铜卷外, 电弧材料几乎总是由重磁性合金组成。如果驱动器是要求静止的, 但某样东西（或某人）必须移动设备，那你的设计将有更多选择空间 。
其他重要的设计考虑因素包括：驱动器需要移动的行程量, 是否能够使用弹簧而不是滑动密封件 (从而完全避免使用润滑油), 以及是否需要包含所有驱动器产生的磁场。
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