試論平面電動機發(fā)展現(xiàn)狀

曹 騰 呂鵬飛 中國人民解放軍石家莊機械化步兵學院 河北石家莊 050200

試論平面電動機發(fā)展現(xiàn)狀

曹 騰 呂鵬飛 中國人民解放軍石家莊機械化步兵學院 河北石家莊 050200

平面發(fā)動機是一種能夠直接進行平面運動的二維電動機，平面電動機在結構上主要由動子、定子、位置檢測裝置以及支撐部件組成。平面電動機在生產(chǎn)生活活動中得到了較為廣泛的應用。本文將對平面電動機的結構構成進行了解，根據(jù)不同類型的平面電動機進行相應的發(fā)展前景分析。

平面電動機；發(fā)展現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的“絲杠+螺母”轉(zhuǎn)換機構，隨著直線電動機在二維平面定位裝置中的應用逐漸被取代，因為平面電動機不再出現(xiàn)摩擦、側(cè)隙、變形等問題，不僅使平面電動機的工作效率得到提高，也使定位裝置在定位方面的水平得到較大的提高。但是，定位精度的提高也造成了一定的限制，頂層起動力作用的電機與相關的機械設備的重量而已對平面電機的正常工作產(chǎn)生一定的影響。為有效地解決此類問題，對平面電動機的研究開始擺上日程。

1　步進式平面電動機

1.1結構

步進式平面電動機作為研發(fā)較早，使用較為廣泛的平面電動機，已經(jīng)有較多產(chǎn)品型號的生產(chǎn)，在不同的功能發(fā)揮上產(chǎn)生作用。步進式平面電動機采用特殊的定子與動子結構。定子主要由疊片鐵心組成，動子則主要由永磁體與驅(qū)動線圈構成。例如臺灣一家科技公司生產(chǎn)的兩種混合式的步進式平面電動機，廣泛應用于雷雨與平面測繪儀、電腦控制行為裝置以及加工加工自動化設備中，其型號分別為LM-SPX1 與LMSPX2，兩者最大的速度為0.9m/s和0.8m/s，最大推力分別為75N和140N，最大的定子使用尺寸為1000mm*600mm。步進式電動機在生產(chǎn)生活領域得到了廣泛的利用。

1.2控制方式

步進式平面電動機的控制，主要由驅(qū)動線圈的電流使電動機內(nèi)部產(chǎn)生磁場力進行。當驅(qū)動線圈中有電流經(jīng)過時，會導致磁阻最小處形成閉合線路。磁力隨之產(chǎn)生，磁力的產(chǎn)生會導致磁阻最小處不斷發(fā)生變化，最后使步進式電動機產(chǎn)生步進的動作。步進式電動機的使用，可在單相通電與多相通電的方式內(nèi)進行選擇，以便進行電動機的控制。當使用單相通電的方式時，三相繞組按A→B→C的順序進行輪流的通電勵磁，相應的，動子以r/3的單步距離進行移動，此時，單相通電分辨率為r/3.當使用多相通電的通電方式時，三相繞組會按照A→AB→B→BC→C→CA→A的固定順序進行電流的流動，相應的動子以r/6的單步距離進行移動，多相通電分辨率為r/6。

2　永磁式平面電動機

永磁式平面電動機（Pemanent-Magnet Planar Motors）在平面電動機中占據(jù)著較為重要的地位，其在組成結構、使用精準度以及日常運轉(zhuǎn)損耗上都有著良好的表現(xiàn)。永磁式平面電動機具有一個顯著特點，是其能夠在平面上自由進行位置的移動，具備較強的靈活性，能夠適應較大距離的使用。

永磁式平面電動機的使用，是磁場力與驅(qū)動線圈內(nèi)電流的流動相互作用的結果。為保證永磁式平面電動機的正常運行與使用，需要根據(jù)永磁式電動機內(nèi)永磁陣列的具體分布排列與結構大小，進行線圈以及不知方式的選擇。永磁鎮(zhèn)里形式具有著多樣性，一般來說有著直線型、圓形、橢圓形、平行四邊形、多邊形等不同的形式組織方式，當然，這也導致其布置方式相應的變化。永磁式平面電動機具有著一個顯著的特點，在于其兩相鄰線圈單元內(nèi)隨意兩處線圈的有效邊保持著固定的90°垂直角，該特點存在的原因是以便于產(chǎn)生兩垂直的推力，幫助永磁式平面電動機的正常運行使用。

3　超聲波平面電動機

超聲波電動機視一種利用壓電材料特有的逆壓電性質(zhì)，促進電機內(nèi)電子發(fā)生有規(guī)律的振動，再通過定轉(zhuǎn)子間存在摩擦作用力，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榇偈箼C械轉(zhuǎn)動發(fā)生的電動機組織形式。超聲波電動機相較于傳統(tǒng)電動機，具有著較多的使用優(yōu)點，例如體積相對較小，使用較為靈活，使用響應速度快，不易受不良磁場因素影響等。超聲波電動機主要有一個四邊形的金屬框架以及壓電陶瓷板構成，超聲波電動機是一種新型的平面電動機，能夠更加精準的進行相關作業(yè)。在超聲波電動機的內(nèi)部結構上，交叉厚度為1.2mm的鋼板在電動機的表面上固定，而壓電陶瓷則在呈現(xiàn)十字交叉樣式的金屬板兩側(cè)固定，便于超聲波電動機的使用與功能的有效發(fā)揮。

4　平面電動機的發(fā)展

一直以來，平面電動機的研究與發(fā)展都在一些發(fā)達國家或世界組織內(nèi)進行，在日本、東歐等地，平面電動機得到了較為高效的研究和重視，促進了此類地區(qū)平面電動機的發(fā)展與生產(chǎn)生活應用。近年來，隨著我國學術氣氛的濃郁以及對平面電動機的了解深入，在我國一些高等院校和科研機構都開始了對平面電動機的研究，平面電動機的相關工作原理與工作用途開始得到一定的普及。但是，因為我國對于平面電動機的研究起步較為滯后，對平面電動機的研究難以較為有效的進行，平面電動機在技術上的突破并在我過得到充分有效的利用，還需要較長的一段發(fā)展周期。另外，平面電動機在我國的發(fā)展還受制于我國在高精度儀器、微位移加工設備技術與相關產(chǎn)業(yè)的落后。我國對于平面電動機的研究，普遍存在著研究深度不夠、研究水平不高的情況。與平面電動機研究的相關性產(chǎn)業(yè)迫切需要得到快速的發(fā)展，使平面電動機的研究與使用盡早不如正軌。

5　結語

平面電動機作為一種旋轉(zhuǎn)式機器，能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)變?yōu)闄C械勢能，因為其工作效率高，能夠滿足各種運行要求的優(yōu)點，使其在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸、國防、商業(yè)及家用電器中得到了廣泛的應用。在我國未來的平面電動機研究中，應加大相應資金投入，注重對平面電動機的研究力度，促進其實現(xiàn)功能的有效發(fā)揮，使平面電動機得到充分的利用，促進國家與全社會的快速發(fā)展。

［1］寇寶泉，張魯，李立毅，張赫. 平面電動機技術發(fā)展綜述［J］.電工文摘，2011，02：6-12.

［2］寇寶泉，張魯，邢豐，李立毅，張赫.高性能永磁同步平面電機及其關鍵技術發(fā)展綜述［J］. 中國電機工程學報，2013，09：79-87. ［3］劉崇銘，曹廣忠，黃蘇丹，段吉安，李玲瓏.平面開關磁阻電動機的模態(tài)分析［J］.微特電機，2015，09：7-10+14.

曹騰（1993—），男，陜西省榆林市人，職務：學員，研究方向：電氣工程。