由于直線(xiàn)電機不需要任何傳動(dòng)裝置，就能直接產(chǎn)生連續單向或往復的直線(xiàn)運動(dòng)，將電能轉化為機械能，因此具有非常廣闊的應用前景。同時(shí)，直線(xiàn)電機的應用研究也是現今一個(gè)重要的研究課題，直線(xiàn)電機再制造業(yè)、交通運輸業(yè)、航天航空業(yè)等都有廣泛的應用。

一直線(xiàn)電機的應用

01直線(xiàn)電機在傳統制造業(yè)的應用

　　傳統機床的驅動(dòng)裝置依賴(lài)絲杠驅動(dòng)，絲杠驅動(dòng)本身就具有磨擦、扭曲及較長(cháng)的振動(dòng)衰減時(shí)間等一系列不利因素，限制了傳統驅動(dòng)裝置的效率和精度。直線(xiàn)電機驅動(dòng)技術(shù)具有傳統驅動(dòng)裝置無(wú)法比擬的高效率、高精度，并且結構簡(jiǎn)單

　　自1993年德國Ex-CELL-o公司研發(fā)出世界上第一臺直線(xiàn)電機驅動(dòng)工作臺的加工中心以來(lái)，直線(xiàn)電機已在不同種類(lèi)的機床上得到應用。目前，世界上知名的機床制造商幾乎無(wú)一例外地都推出了直線(xiàn)電機驅動(dòng)的機床產(chǎn)品，覆蓋了絕大多數機床類(lèi)型。

　　直線(xiàn)電機應用在電子設備中，具有定位精度高、噪聲低、運動(dòng)穩定等優(yōu)點(diǎn)，如打印機、軟盤(pán)驅動(dòng)器、掃描儀等等常用電子設備中均有應用。

　　由直線(xiàn)電機驅動(dòng)的物料傳輸裝置具有結構簡(jiǎn)單、運行可靠、成本低、效率與智能化程度高等優(yōu)勢，目前主要應用在升降機、分揀傳輸線(xiàn)、電子產(chǎn)品加工生產(chǎn)線(xiàn)、食品加工線(xiàn)及制藥生產(chǎn)線(xiàn)等各種工業(yè)物料傳輸裝置等。

02直線(xiàn)電機在交通運輸業(yè)的應用

　　與傳統旋轉電機驅動(dòng)電力機車(chē)相比，直線(xiàn)電機驅動(dòng)的機車(chē)具有造價(jià)低、振動(dòng)小、噪聲低、爬坡能力強、牽引能力優(yōu)越、通過(guò)曲線(xiàn)半徑小、能耗低、污染小、安全性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，直線(xiàn)電機在交通運輸行業(yè)有廣泛的應用前景。各國都在大力促進(jìn)諸如高、低速磁浮直線(xiàn)電機以及非磁浮類(lèi)型直線(xiàn)電機直驅技術(shù)的研究，多種多樣的智能交通運輸系統正在投入開(kāi)發(fā)。

03直線(xiàn)電機在航天航空業(yè)應用

　　直線(xiàn)電機在航天航空業(yè)的應用主要體現在軍事上。2003 年，美國研制用于航空母艦上推動(dòng)飛機起飛的永磁直線(xiàn)同步電機可使飛機在極短時(shí)間內加速到起飛速度，增加了單位時(shí)間起飛飛機數量，具有重要的軍事意義。2005 年，美國南卡羅萊納州立大學(xué)對航空母艦上運載的航空器發(fā)射平臺用永磁直線(xiàn)同步電機進(jìn)行了初步設計，并采用虛擬試驗平臺對電機設計方案進(jìn)行了驗證。日本九州大學(xué)正在研究直線(xiàn)電機驅動(dòng)的火箭發(fā)射裝置，主要對火箭的動(dòng)力性能進(jìn)行控制仿真的研究。

　　在航空動(dòng)力系統中，調節閥是重要的流量調節裝置之一，發(fā)動(dòng)機的推力改變及精確控制的實(shí)現都在很大程度上依賴(lài)于調節閥的特性。傳統的調節閥體積大、效率低，且控制難度大。直線(xiàn)步進(jìn)電機與閥本體相結合的新型調節閥可靠性高、定位精度高、性能優(yōu)越，具有極大的應用前景。

04直線(xiàn)電機在海洋

　　波浪能發(fā)電是直線(xiàn)電機作為發(fā)電機應用的典型代表。波浪能是指海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢能，是海洋能源中能量最不穩定的一種的能源。直線(xiàn)電機式波浪能裝置不依賴(lài)機械或液壓轉換裝置，效率更高，多年來(lái)，國外相關(guān)機構在此方面進(jìn)行了大量的研究。例如，英國 Trident Energy 公司設計的水翼艇裝漂浮平臺內部裝有直線(xiàn)發(fā)電機，每個(gè)平臺最高可以發(fā)生1MW電量，試驗安裝于2009年進(jìn)行。荷蘭研制的阿基米德( Archimedes Wave Swing)波能轉換裝置，利用波峰和波谷對轉換裝置的壓力差產(chǎn)生相對運動(dòng)，帶動(dòng)直線(xiàn)發(fā)電機發(fā)電。美國俄勒岡州立大學(xué)已開(kāi)發(fā)了一套基于海洋能的永磁直線(xiàn)發(fā)電浮標。瑞典也正在開(kāi)發(fā)漂浮直驅點(diǎn)吸收式波浪能發(fā)電機，同樣采用直線(xiàn)發(fā)電機。

　　在國內，中科院廣州能源所在“十一五”期間還開(kāi)展了浮子直線(xiàn)電機式波浪能裝置的研發(fā)，目前10kW浮子直線(xiàn)電機式波浪能裝置“哪吒一號”已經(jīng)進(jìn)行了實(shí)海況發(fā)電試驗。

二直線(xiàn)電機的發(fā)展

　　直線(xiàn)電機具有高動(dòng)態(tài)性、高精度和基本無(wú)需維護等優(yōu)點(diǎn)，其制造技術(shù)及驅動(dòng)控制技術(shù)日趨成熟，目前直線(xiàn)電機的研究和發(fā)展趨勢主要有以下幾方面：

01加強基礎理論及設計研究

　　由于直線(xiàn)電機結構的特殊性，旋轉電機的相關(guān)理論不能直接應用到直線(xiàn)電機上，使得直線(xiàn)電機的分析變得更為復雜。為此，相關(guān)專(zhuān)家進(jìn)行了大量的研究工作，提出了各種理論分析方法。為保證電動(dòng)機產(chǎn)生最大推力和最高效率，應不斷加強理論方法研究，并引入各種優(yōu)化算法，對直線(xiàn)電機進(jìn)行計算機輔助優(yōu)化設計。

02研究開(kāi)發(fā)新技術(shù)和新材料

　　為了擴大直線(xiàn)電機的應用領(lǐng)域，應根據新的原理不斷開(kāi)發(fā)專(zhuān)用直線(xiàn)電機。薄膜直線(xiàn)電機利用庫侖力原理設計，結構簡(jiǎn)單，電場(chǎng)由電壓產(chǎn)生，電壓的開(kāi)關(guān)特性比電流好，可應用在需精密定位的設備上。近幾年國外對直線(xiàn)振蕩電機研究比較多，各國的研究者都在力求開(kāi)發(fā)力能指標更好的直線(xiàn)振蕩電機。

03提高直線(xiàn)電機的性能，向大推力、高速度方面發(fā)展

　　直線(xiàn)電機在技術(shù)性能上應提高推力和速度。通過(guò)磁路優(yōu)化設計，減少端部效應、齒槽效應等所造成的推力波動(dòng)，同時(shí)提高速度和加速度以適應高速和超高速切削的要求。不斷提高直線(xiàn)電機的容量，以滿(mǎn)足交通運輸業(yè)的要求。

04創(chuàng )新結構設計，向功能部件方向發(fā)展

　　目前，直線(xiàn)電機在結構設計上未形成統一的標準，同時(shí)由于結構的單一化，限制了直線(xiàn)電機的應用。因此，直線(xiàn)電機在結構設計上應向模塊化、標準化和系列化發(fā)展，形成功能部件，以便易于安裝和調整。

05研究直線(xiàn)電機的控制精度，提高動(dòng)態(tài)性能

　　直線(xiàn)電機實(shí)際上是一個(gè)直線(xiàn)運動(dòng)伺服單元，需要控制起動(dòng)停止、加速及穩態(tài)運行等過(guò)程中的技術(shù)參數，控制系統是其不可分割的部分。在控制系統中，計算機及多CPU處理系統的應用越來(lái)越普遍，更使直線(xiàn)電機系統的綜合性能發(fā)生了根本性的變化?？刂撇呗砸彩欠浅Ｖ匾?，在 PID 控制的基礎上，前饋控制、重復學(xué)習控制和非線(xiàn)性控制等技術(shù)不斷在控制系統中得到應用，使得控制精度越來(lái)越高。

06研究開(kāi)發(fā)相應的性能測試系統

　　目前關(guān)于直線(xiàn)電機性能測試的研究還不是很多，有的研究靜態(tài)性能測試，有研究的動(dòng)態(tài)性能測試。有些參照旋轉電機的實(shí)驗方法，有些設計了針對特定系統的實(shí)驗方法和設備，沒(méi)有統一的方法與標準。因此直線(xiàn)電機性能測試系統的研制迫在眉睫，對其靜( 動(dòng)) 態(tài)推力、速度、加速度、位移等重要特性都應有相應的測試方法，不同類(lèi)型直線(xiàn)電機應制定相應的標準。

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