直线电机性能测试实验台架的设计(附件)
直线电机是近年来国内外积极研究发展的新型电机之一，它的组成结构、控制的原理等方面都有非常大的进步，而且应用到国家发展的多个方面，很多机械的设计都是由直线电机完成，是一种非常有前景的新型电机。随着社会科技的向前发展，自动化技术不断的应用到各个方面中，仍用人工来进行直线电机检测显然十分落后。直线电机的性能自动化测试必须要达到。本课题研究的直线电机性能检测台的台架结构设计，以保证直线电机性能检测的准确性，实现直线电机性能检测的方便性，效率和准确度。本次设计主要研究的是如何设计直线电机性能检测系统的测试台架，通过对台架的导轨，光栅尺，基座，定子，转子的设计，使该测试台具有良好开放性能，可满足不同型号直线电机性能检测的需要。关键词 直线电机;测试系统;性能分析； 实验台架的设计
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 国内外发展现状 2
2直线电机的工作原理及应用 3
3 直线电机性能测试实验台架的设计 4
3.1 测试的方向 4
3.2 性能检测台的总体设计 5
3.3 传感器的类型 5
4 台架设计 8
4.1 标准件的确定 8
4.2非标准零件的确定 9
5 台架尺寸计算及结构参数确定 10
5.1 台架基座的尺寸确定 10
5.2 可换模板尺寸的确定 10
5.3 上下可调整机构的尺寸的确定 11
5.4动子的上下可调范围 11
5.5 定子的调整范围 12
5.6 最大加载力 12
6 总成 13
结 论 15
致 谢 16
参考文献 17
附录： 18
绪论
直线电机是一种将电能可变为直线运动机械能不要什么中间转换装置的传动构造。直线电机的结构是把一个旋转电机沿径向剖开，还要将电机的圆周展开成直线而构成。里面的定子即是直线电机的初级，转子即是直线电机的次级，初级通入电流以后，在初级和次级中间的气隙中产生行波磁场，于是行波磁场与次级永磁体共同作用产生了 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
驱动力，实现了运动件的直线运动[1]。
1.1 课题背景及研究意义
针对直性电机提出了许多设计方案，主要分为低加速度和高加速度直线电机两大类。低加速度直线电机适用于磁浮列车和其他地面运输应用。高加速度线性电机通常比较短，并且设计用于将物体加速到非常高的速度，例如盘枪。
高加速度线性电机通常用于研究超高速碰撞，作为武器，或作为航天器推进的质量驱动器。它们通常是交流直线感应电机（LIM）设计，带有一个有源三相绕组气隙的一侧和另一侧的无源导体板[2]。然而，直流同轴线性电机轨道枪是另一种高加速度线性电机设计。低加速度，高速度和大功率电机通常采用线性同步电机（LSM）设计，气隙一侧有一个有源绕组，另一侧有一个交替磁极磁体阵列。[1]这些磁体可以是永磁体或电磁体。上海Transrapid电机是一种LSM[3]。
线性电动机的历史至少可以追溯到19世纪40年代，伦敦国王学院的查尔斯惠特斯通的工作，但惠斯通的模型效率太低，不切实际。美国专利782,312（1905年 发明人为美因河畔法兰克福的Alfred Zehden）描述了一种可行的线性感应电动机，用于驱动火车或升降机。德国工程师Hermann Kemper于1935年建立了一个工作模型。在20世纪40年代后期，曼彻斯特大学的Eric Laithwaite博士，后来伦敦帝国学院重型电子工程教授开发出了第一个全尺寸工作模型。在单面版本中，磁斥力迫使导体远离定子，使其悬浮，并沿着移动磁场的方向携带它，他称之为磁力的后续版本[4]。
由于这些特性，线性电动机通常用于磁悬浮推进，如在名古屋附近的日本利莫摩磁悬浮列车线。然而，直线电机独立于磁悬浮使用，就像庞巴迪全球的高级快速交通系统以及包括东京都江户线在内的许多现代日本地铁一样。
类似的技术也用于有些过山车的改装，但目前在街头跑车上仍然不实用，但理论上这可以通过将其埋入开槽导管中来完成。
在公共交通之外，垂直线性电机已经被提出作为深井中的升降机构，并且在运动控制应用中使用线性电机正在增加。它们也常用于推拉门，如Citadis和Eurotram等低地板电车。双轴线性电机也存在。这些专用设备已被用于提供直接XY运动，用于布匹和金属板的精确激光切割，自动绘图和电缆成形。大多数使用的直线电机是LIM（线性感应电机）或LSM（线性同步电机）[5]。线性直流电机由于成本较高而不使用，线性SRM因推力较差而受损。因此，长时间牵引LIM是主要的优先选择，而短期LSM则是首选。
高加速度线性电机已被建议用于多种用途。它们被认为是用作武器，因为目前的穿甲弹药往往是由动能很高的小型弹药组成，因此这类电动机很适合。许多游乐园发射的过山车现在使用线性感应电机来高速推进火车，作为使用电梯的替代方案。美国海军还在电磁飞机发射系统中使用线性感应电机，将取代未来航母上的传统蒸汽弹射器。它们也被建议用于航天器推进。在这种情况下，他们通常被称为大众驱动力。使用大规模驱动器进行航天器推进的最简单方法是建立一个大型驱动器，可以加速货物逃逸速度，尽管RLV发射辅助如StarTram一样对低地球轨道也进行了调查[6]。
由于多种原因，高加速度线性电机难以设计。它们在很短的时间内需要大量的能量。一个火箭发射器设计要求在不到一秒的时间内每次发射300GJ。普通的发电机不是为这种负载而设计的，但是可以使用短期的电能储存方法。电容器笨重且昂贵，但可以快速提供大量能量。同极发电机可用于将飞轮的动能非常迅速地转换成电能。高加速度线性电机还需要非常强大的磁场;实际上，磁场通常太强而不允许使用超导体。但是，通过仔细的设计，这不是一个主要问题。
针对高加速度直线电机发明了两种不同的基本设计：轨道枪和卷簧枪。
1.2 国内外发展现状
直线电机背后的基本原理是在1895年才开始研究的，但直到1947年才开发出实用的设备。在20世纪50年代，英国电气工程师Eric Laithwaite开始考虑线性电机是否可用于电织机。莱斯威特在伦敦帝国理工学院的研究在1960年代在皇家学院发表题为“未来的电机”的演讲后引起了国际认可[7]。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景及研究意义 1
1.2 国内外发展现状 2
2直线电机的工作原理及应用 3
3 直线电机性能测试实验台架的设计 4
3.1 测试的方向 4
3.2 性能检测台的总体设计 5
3.3 传感器的类型 5
4 台架设计 8
4.1 标准件的确定 8
4.2非标准零件的确定 9
5 台架尺寸计算及结构参数确定 10
5.1 台架基座的尺寸确定 10
5.2 可换模板尺寸的确定 10
5.3 上下可调整机构的尺寸的确定 11
5.4动子的上下可调范围 11
5.5 定子的调整范围 12
5.6 最大加载力 12
6 总成 13
结 论 15
致 谢 16
参考文献 17
附录： 18
绪论
直线电机是一种将电能可变为直线运动机械能不要什么中间转换装置的传动构造。直线电机的结构是把一个旋转电机沿径向剖开，还要将电机的圆周展开成直线而构成。里面的定子即是直线电机的初级，转子即是直线电机的次级，初级通入电流以后，在初级和次级中间的气隙中产生行波磁场，于是行波磁场与次级永磁体共同作用产生了 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
驱动力，实现了运动件的直线运动[1]。
1.1 课题背景及研究意义
针对直性电机提出了许多设计方案，主要分为低加速度和高加速度直线电机两大类。低加速度直线电机适用于磁浮列车和其他地面运输应用。高加速度线性电机通常比较短，并且设计用于将物体加速到非常高的速度，例如盘枪。
高加速度线性电机通常用于研究超高速碰撞，作为武器，或作为航天器推进的质量驱动器。它们通常是交流直线感应电机（LIM）设计，带有一个有源三相绕组气隙的一侧和另一侧的无源导体板[2]。然而，直流同轴线性电机轨道枪是另一种高加速度线性电机设计。低加速度，高速度和大功率电机通常采用线性同步电机（LSM）设计，气隙一侧有一个有源绕组，另一侧有一个交替磁极磁体阵列。[1]这些磁体可以是永磁体或电磁体。上海Transrapid电机是一种LSM[3]。
线性电动机的历史至少可以追溯到19世纪40年代，伦敦国王学院的查尔斯惠特斯通的工作，但惠斯通的模型效率太低，不切实际。美国专利782,312（1905年 发明人为美因河畔法兰克福的Alfred Zehden）描述了一种可行的线性感应电动机，用于驱动火车或升降机。德国工程师Hermann Kemper于1935年建立了一个工作模型。在20世纪40年代后期，曼彻斯特大学的Eric Laithwaite博士，后来伦敦帝国学院重型电子工程教授开发出了第一个全尺寸工作模型。在单面版本中，磁斥力迫使导体远离定子，使其悬浮，并沿着移动磁场的方向携带它，他称之为磁力的后续版本[4]。
由于这些特性，线性电动机通常用于磁悬浮推进，如在名古屋附近的日本利莫摩磁悬浮列车线。然而，直线电机独立于磁悬浮使用，就像庞巴迪全球的高级快速交通系统以及包括东京都江户线在内的许多现代日本地铁一样。
类似的技术也用于有些过山车的改装，但目前在街头跑车上仍然不实用，但理论上这可以通过将其埋入开槽导管中来完成。
在公共交通之外，垂直线性电机已经被提出作为深井中的升降机构，并且在运动控制应用中使用线性电机正在增加。它们也常用于推拉门，如Citadis和Eurotram等低地板电车。双轴线性电机也存在。这些专用设备已被用于提供直接XY运动，用于布匹和金属板的精确激光切割，自动绘图和电缆成形。大多数使用的直线电机是LIM（线性感应电机）或LSM（线性同步电机）[5]。线性直流电机由于成本较高而不使用，线性SRM因推力较差而受损。因此，长时间牵引LIM是主要的优先选择，而短期LSM则是首选。
高加速度线性电机已被建议用于多种用途。它们被认为是用作武器，因为目前的穿甲弹药往往是由动能很高的小型弹药组成，因此这类电动机很适合。许多游乐园发射的过山车现在使用线性感应电机来高速推进火车，作为使用电梯的替代方案。美国海军还在电磁飞机发射系统中使用线性感应电机，将取代未来航母上的传统蒸汽弹射器。它们也被建议用于航天器推进。在这种情况下，他们通常被称为大众驱动力。使用大规模驱动器进行航天器推进的最简单方法是建立一个大型驱动器，可以加速货物逃逸速度，尽管RLV发射辅助如StarTram一样对低地球轨道也进行了调查[6]。
由于多种原因，高加速度线性电机难以设计。它们在很短的时间内需要大量的能量。一个火箭发射器设计要求在不到一秒的时间内每次发射300GJ。普通的发电机不是为这种负载而设计的，但是可以使用短期的电能储存方法。电容器笨重且昂贵，但可以快速提供大量能量。同极发电机可用于将飞轮的动能非常迅速地转换成电能。高加速度线性电机还需要非常强大的磁场;实际上，磁场通常太强而不允许使用超导体。但是，通过仔细的设计，这不是一个主要问题。
针对高加速度直线电机发明了两种不同的基本设计：轨道枪和卷簧枪。
1.2 国内外发展现状
直线电机背后的基本原理是在1895年才开始研究的，但直到1947年才开发出实用的设备。在20世纪50年代，英国电气工程师Eric Laithwaite开始考虑线性电机是否可用于电织机。莱斯威特在伦敦帝国理工学院的研究在1960年代在皇家学院发表题为“未来的电机”的演讲后引起了国际认可[7]。
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