新型双向可逆控制动圈式直线电机研究

众多学者及研究机构在全球范围内对动圈式直线电机进行了广泛研究，但研究焦点多集中于永磁体结构、电机整体优化、高效控制策略的电路与芯片设计等方面。关于其力功比及启动至稳态的时间延迟的研究相对较少，本文针对这一领域进行了深入研究。

动圈式直线电机能将电压信号连续转换为直线往复运动，产生约2.5倍同尺寸结构的电磁力，以其高线性、小滞环特性受到广泛关注。然而，传统单线圈组件在运动过程中易产生涡流，降低电磁力。由于线圈组件固有阻抗限制，其响应时间与速度均存在局限。开发大输出电磁力、高响应的动圈式直线电机成为电工领域的发展趋势。

为此，本文提出一种新型双向可逆控制动圈式直线电机，采用新型线圈分割再串、并联变换组合方式，改变电阻和时间常数提高线圈加载响应时间，采用PWM脉宽调制控制线圈电流大小及方向，实现电机转换控制稳定无扰动，装置大电磁力输出和高频响应特性。

电机结构与原理方面，本文提出的新型环状动圈式直线电机，其控制原理为：输入信号电压经放大器处理后，加载至控制线圈，载流线圈在永磁体提供的恒定磁场中，受电磁力作用产生位移，从而带动轴芯运动。线圈组件由位移传感器检测位置误差，转换成信号电压，补偿至输入信号，保证线圈组件保持在所需位置。电磁力大小和方向取决于线圈中控制电流大小和方向。安徽皖南电机通过改变输入电压信号方向，改变电磁力方向，实现双向运动。皖南电机价格表

本文提出的新型动圈式直线电机，采用均匀分割的线圈组件通过并联设计，在相同电压下，线圈组件电路电阻、电感减小，提高电磁力输出，降低电阻、放大电流。同时，采用PWM控制方式，提高响应速度，实现高频响应控制。

通过仿真分析，本文验证了新型动圈式直线电机在相同电压工况下，相较于动圈组件串联，单组动圈线圈组件电路电阻、电感减小，响应时间缩短，但难以实现大电磁力输出。皖南电机通过并联线圈组，增加电路中通电线圈长度，提高电磁力输出，实现位移阶跃响应时间缩短、电磁力增大等特点。

该新型动圈式直线电机具有输出位移响应时间短、电磁力大等特点，可广泛应用于电机直驱型数控一代产品等各类需要高响应速度的自动控制系统，具有广阔的应用前景。

文/广州中国科学院先进技术研究所、广东工业大学机电工程学院、深圳先进技术研究院 罗良维 张弓 梁济民**卫军徐征 顾星 郭云鹏 梁松松