直线电动机

直线电机是一种电机，其定子和转子已展开，因此，它不会产生扭矩（旋转），而是沿其长度产生线性力。然而，直线电机不一定是直的。 从特征上讲，线性电机的活动部分有末端，而更传统的电机则排列成一个连续的环路。

典型的操作模式是洛伦兹型致动器，其中施加的力与电流和磁场成线性比例 ( F → = I L → × B → ) {\displaystyle ({\vec {F} }=I{\vec {L}}\times {\vec {B}})} 。

迄今为止，直线电机在高精度工程应用中最为常见。它是一个蓬勃发展的应用研究领域。

针对直线电机提出了许多设计，分为两大类，低加速度和高加速度直线电机。低加速度直线电机适用于磁悬浮列车和其他地面交通应用。高加速度直线电机通常很短，设计用于将物体加速到非常高的速度，例如线圈枪。

高加速度直线电机通常用于超高速碰撞研究、武器或航天器推进的质量驱动器。它们通常采用交流线性感应电机 (LIM) 设计，在气隙的一侧有一个有源三相绕组，在另一侧有一个无源导体板。然而，直流单极线性电机轨道炮是另一种高加速度线性电机设计。低加速度、高速和大功率电机通常采用线性同步电机 (LSM) 设计，在气隙的一侧有一个有源绕组，在另一侧有一组交替极磁体。这些磁体可以是永磁体或电磁体。

无刷直线电机是同步电机系列的成员。 它们通常用于标准线性平台或集成到定制的高性能定位系统中。

在无刷直线电机发明之前，有刷（电动）直线电机用于工业自动化应用。与当今通常使用的三相无刷电机相比，有刷电机以单相运行。有刷直线电机成本较低，因为它们不需要移动电缆和三相伺服驱动器。但是，由于刷子会磨损，因此需要更高的维护。

在这种设计中，磁场的运动速率通常是电子控制的，以跟踪转子的运动。出于成本原因，同步直线电机很少使用换向器，因此转子通常包含永磁体或软铁。示例包括一些磁悬浮系统上使用的线圈枪和电机，以及许多其他线性电机。在高精度工业自动化中，直线电机通常配置有磁铁定子和动圈。霍尔效应传感器连接到转子以跟踪定子的磁通量。电流通常通过电缆托架内的移动电缆从固定伺服驱动器提供到移动线圈。

在此设计中，力是由作用于场中导体的移动线性磁场产生的。根据楞次定律，放置在该磁场中的任何导体，无论是环路、线圈还是一块金属板，都会在其中感应出涡流，从而产生相反的磁场。两个相反的磁场会相互排斥，从而在磁场扫过金属时产生运动。

在此设计中，大电流通过金属底板穿过从两条导轨馈电的滑动触点。这产生的磁场导致金属沿着轨道投射。

高效紧凑的设计适用于更换气缸。

压电驱动器常用于驱动小型直线电机。

直线电机的历史至少可以追溯到 1840 年代。1905 年美因河畔法兰克福的发明者 Alfred Zehden）描述了一种可行的线性感应电机，用于驱动火车或电梯。