直线电机全领域渗透 市场需求急剧增加

日前，记者了解到这样一项新的技术信息：内蒙古蒙泰煤电集团建设了一条新型的直线电机运输系统来运输煤炭及矿石，这一信息引起了记者的极大兴趣。

　　据专家介绍，直线电机运输系统是将变流器、牵引控制设备和直线异步电机的初级绕组放置在运矿车上，直线异步电机的反应板沿线路铺设，初次级之间产生牵引力，推动小车运行。直线电机作为推进动力，有别于现有的轮轨（铁路、城轨）、公路、航空、水路、管道交通五种运输方式，被称为第六种运输方式，具有攀坡度大、占地少、投资低、时速快、运行平稳、易于实现自动控制、无噪音、运营维护和耗能费用低等优点，是一种绿色运输方式。

　　何为直线电机？直线电机的产业化会带来些什么？

和旋转电机相比具有四大优点

　　直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的新颖电机，旋转电机所具有的品种直线电机几乎都有，其应用范围正在不断扩大，并在一些它能独特发挥作用的地方取得了令人满意的效果。

　　一、结构简单。直线电机不需要经过中间转换机构而直接产生直线运动，使结构大大简化，运动惯量减少；同时也提高了可靠性，节约了成本，使制造和维护更加简便。它的初次级可以直接成为机构的一部分，这种独特的结合，使得这种优势进一步体现出来。

　　二、适合高速直线运动。因为不存在离心力的约束，可以达到较高的速度。而且如果初、次级间用气垫或磁垫保存间隙，运动时无机械接触，因而运动部分也就无摩擦和噪声。这样，传动零部件没有磨损，可大大减小机械损耗，从而提高整体效率，也提高了系统的灵敏度、快速性和随动性。

　　磁悬浮列车应用的就是直线电机技术。利用初次级间 “气垫或磁垫保存间隙，运动时无机械接触”这一概念，磁悬浮列车才真正变为可能，磁悬浮列车改变了传统轨道车辆靠轮轨摩擦力推进的方式，使列车在轨道上浮起滑行，在交通技术发展史上是一个重大的突破，被誉为21世纪一种理想的交通工具。

　　三、定位精度高。在需要直线运动的地方，直线电机可以实现直接传动，因而可以消除中间环节带来的各种定位误差，故定位精度高，如采用微机控制，还可以大大提高整个系统的定位精度。

　　直线电机的这一特性，对于高速度运算的计算机设备来说意义非凡。在计算机主机上，在硬盘装置方面，直线伺服电动机首先在IBM2314主光驱上使用，后来又在IBM333 上采用。日本松下公司在3.5英寸的磁盘装置上也采用了直线伺服电动机，采用直线电机后，计算机有效地缩短了存取时间，提高了工作效率。

　　此外直线电机也在计算机的输入输出设备中得到了应用。如日本神钢电机公司、富士通公司，分别将直线步进电机和直线直流电机用于打印机，取得了分辨能力和停止精度提高，加速特性更好的效果。日本松下公司则将直线伺服电机用于驱动数字扫描仪，使扫描仪总重减轻，启动推力提高，图像波动减少，扫描速度提高近5倍。

　　四、工作安全可靠、寿命长。直线电机可以实现无接触传递力，机械摩擦损耗几乎为零，所以故障少，免维修，因而工作安全可靠、寿命长。

　采用了直线感应电机驱动的温哥华空中列车，在14年的时间里安全运送乘客4.5亿人次，运行里程超过10亿公里，保持着长期的安全运行纪录；日本自1990年3月，在大阪7号线采用了直线感应电机驱动的地铁，1991年在东京12号线采用直线电机驱动地铁后，神户、横滨、福冈、仙台和其他一些城市也引入直线电机地铁。

　　而在我国，由南车青岛四方研制的新型直线电机地铁车辆，于2011年初在广州地铁5号线投入运营，而新型直线电机地铁车辆在广州地铁的4号线、6号线、7号线，有的已经使用，有的也将要使用。

　　直线电机技术的全领域渗透，使得市场需求量急剧增加，高需求必定带来更多商机，但对于国内直线电机企业来说，如何把握这“云涌”的财富？

将升级传统制造业

　　直线电机理论早已在19世纪末出现，但是直至20世纪50年代中期，直线电机的理论和应用才得到了快速发展。20世纪90年代中期，世界上已经有多家公司制造出直线电机传动装置，并率先在高速机床中实现应用。

　　1993年，德国Ex—cell—O公司在汉诺威国际机床博览会上，展出了世界上第一台应用直线电机驱动技术的超高速加工中心，该机床最大快移速度为60m/min。日本机床装备发展迅猛，高档机床大量采用直线电机驱动技术。

　　我国直线电机技术的研究始于20世纪70年代，上海电机厂、宁波大学、沈阳工业大学、清华大学、国防科技大学、浙江大学、广东工业大学等高校都做了相关研究，但未能实现真正应用到高速机床上。随着我国步入先进制造业的产业发展与升级阶段，2002年上海磁悬浮列车的开通，标志直线电机在中国的研究、应用和发展进入到一个新的阶段，并逐步缩小与世界领先之间的差距。

　　虽然我国直线电机的研究取得了一些成绩，但与国外相比，其推广应用方面尚存很大的差距，无论产品的性能、品种，还是应用都处于起步阶段，甚至大量是空白。专家认为，如果我们不能抓住当前市场需求旺盛的机遇，在直线电机及其驱动控制技术的开发与应用上奋起直追，我国在很多领域的高效驱动、节能减排、安全生产方面，都会存在很大的隐患。  

　　目前，国内不少研究单位已经注意到这一点。清华大学机械学系制造工程研究所研究的长行程永磁直线伺服单元额定推力1 500N，最高速度60m/min，行程600mm；沈阳工业大学研究的重点摆在了永磁同步直线电动机的控制方式及伺服系统；在2003中国国际机床展览会上，北京机电院高技术股份公司、江苏多棱数控机床股份有限公司，展出了国产首批直线电机驱动的立式加工中心，其X、Y轴采用了直线电机，最大进给速度60m/s。这些研究为直线电机技术在国产高速机床上的应用发挥了积极作用。

　目前在我国机床行业中，应用直线电机进给系统的产品越来越多。在2007年4月的中国国际机床展上，直线电机的应用越来越广泛，杭州机床集团推出了国内首次使用直线电机的平面磨床。

　　而由北方交通大学、中科院、内蒙古科技大学与蒙泰煤电集团共同研发的新型直线电机运输系统，从根本上改变我国现行以汽车运输和铁路专用线为主的煤炭集货模式、解决了制约我国煤炭运输瓶颈问题。

　　据悉，本项目被列入国家科技支撑计划项目，将形成我国新型直线电机运输系统完整的自主知识产权和全套的技术标准体系，还将建立相应的研发中心、制造基地和推广使用基地。

　　专家认为，各行业中直线电机的研发与运用都体现了直线电机的强劲动力，中国大力发展先进制造业，直线电机行业作为其隐性的基础行业，对先进制造业意义重大。

　　另一方面，直线电机的应用，对我国劳动密集型企业生产效率提升也有促进作用。例如食品、电池、玩具加工等劳动密集型行业，通常需要大量的人工资源，如果将生产线升级为直线电机驱动的自动化生产线，对企业克服“用工荒”，节省劳动成本降低产品生产成本，将会起到积极的作用。

　　可以看出，直线电机在中国的发展势在必行，潜力无限。

【直流电机】