石艺楠，郝 靖

(北京中电科电子装备有限公司，北京100176)

直线电机出现以前，直线运动是由旋转电机加上某种旋转运动变换成直线运动的转换机构来实现的。随着运动控制技术的不断发展，这种控制系统由于受自身结构的限制，在进给速度、加速度、快速定位精确等方面都很难有突破性的提高，已无法满足更高的要求。而直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的传动装置，它不受机械传动部件的限制，能将电功率直接转换为直线运动，具有无间隙、高刚性、高速度和高加速度的特点。

1 工作原理和结构特点

直线电机种类繁多，控制方法各异，其结构可以看作是把旋转电机沿着径向剖开，并且将圆周拉直成为直线，如图1所示。

图1 直线电机的转变过程

其工作原理和旋转电机类似，也是利用电磁作用将电能转换为动能。但是在气隙中产生的磁场不是旋转而是沿直线方向呈正弦分布、平移，被称为行波磁场。次级导条在行波磁场切割磁力线，感应电动势产生电流，电流和磁场相互作用就产生电磁推力，如果初级是固定的，那么次级就沿行波磁场运动的方向做直线运动。直线电机按结构类型分为扁平型、圆筒型、圆盘型和圆弧型。

本文主要介绍的音圈电机（Voice Coil Motor，VCM）是一种特殊形式的直接驱动电机，因原理与扬声器类似而得名。音圈电机的实物图和工作原理图如图2、图3所示。

音圈电机工作原理为洛伦磁力原理，即通电导体放在磁场中，就会产生力F，力的大小取决于磁场强度B、电流I和线圈匝数N，用公式可表示为：