線性電機（英文名：linear 摩托車）也稱直線電機、直線馬達、線性馬達、推桿馬達，是一種將電能直接轉化為直線運動機械能，不需要中間轉換機構的傳動裝置。線性電機只需要電動機無需齒輪、聯軸器或滑輪等機械零部件就能完成直線運動。
1840年，英國物理學家惠斯登最早提出線性電機概念。1917年，出現了第一臺真正意義上的直線電機。20世紀60年代始，世界上許多國家大力研究、發展和應用線性電機。1969年，中國開始研究線性電機。線性電機按照工作原理可分為直流線性電機、異步線性電機、同步線性電機；按照結構形式可分為圓柱形、U型槽式、平板式以及管式。具體選擇哪種構造需根據實際應用的規格要求和工作環境。
線性電機直接驅動系統憑借其結構簡單、低噪聲、輕便、動態響應迅速、慣性小、高精度以及低振動等諸多優勢，成為超高速和精密機床傳動方式的理想之選。線性電機的發展和應用，不僅推動了現代機床技術的發展，還使機床結構和性能實現革命性的飛躍提供了可能。線性電機廣泛應用于交通運輸、工業設備、信息與自動化、軍事裝備及其他行業。
工作原理
直線電機的核心原理是將電能直接轉化為直線動能，其工作基于通電導體在磁場中受力運動的電磁基本規律。通過結構設計，直線電機減少了傳統旋轉電機將旋轉運動轉換為直線運動過程中的能量損耗。其磁場生成過程為：當定子（或初級）的三相線圈通入交流電時，三組線圈分別產生的磁場相互疊加，形成沿導軌（或初級長度方向）持續移動的行波磁場。直線電機的工作原理與旋轉電機具有相似性，可視為旋轉電機在結構上的演變形式——將旋轉電機沿徑向剖開并展開圓周成直線，即形成原始的線性電機結構。由定子演變而來的一側稱為初級，由轉子演變而來的一側稱為次級。 直線電機可以是短初級長次級，也可以是長初級短次級。以直線感應電動機為例：當初級繞組通入交流電源時，便在氣隙中產生行波磁場，次級在行波磁場切割下，將感應出電動勢并產生電流，該電流與氣隙中的磁場相作用就產生電磁推力。如果初級固定，則次級在推力作用下做直線運動；反之，則初級做直線運動。
驅動控制技術
直線電機的驅動控制技術：一個直線電機應用系統不僅要有性能良好的直線電機，還必須具有能在安全可靠的條件下實現技術與經濟要求的控制系統。
發展沿革
探索實驗階段
1840年，英國物理學家惠斯登最早提出線性電機概念、基本原理和設計方案。雖然因為電機氣隙過大導致實驗失敗，但線性電機已經引起注意，研究人員在理論、實踐方面做了大量探索工作。1890年，一位美國市長最早公開發表將線性電機應用于紡織機梭子驅動的專利。囿于當時的制造技術、工程材料以及控制技術的水平，此項應用最終卻未能獲得成功。1905年，出現了將直線電機作為火車推進機構的建議，一種方案是將初級放在軌道上，另一種方案是將初級放在車輛底部。1917年，出現了第一臺真正意義上的線性電機，這是一臺通過換接初級線圈方式實現的直流磁阻線性電機。
1945年，西屋電氣公司成功研制了電力牽引飛機彈射器，它以線性電機為動力，成功地將一架噴氣式飛機在165米的行程內由靜止加速到188公里/小時的速度。隨后，美國利用線性電機制成的用作抽汲鉀、鈉等液態金屬的電磁泵，可滿足核動力的需要。1954年，英國皇家飛機制造公司利用雙邊扁平型線性直流電機制成了導彈發射裝置，其速度可達1600公里/小時。線性電機還被作為高速列車的驅動裝置，受到高度重視并計劃予以實施。在此階段，由于線性電機在成本、設計和效率方面依然弱于旋轉電機，尚未能得到真正的應用。
開發應用階段
20世紀60年代始，由于自動控制技術和微型計算機的高速發展，對各類自動控制系統的定位精度提出了更高的要求，在這種情況下，傳統的旋轉電機再加上一套變換機構組成的直線運動驅動裝置，已經遠不能滿足現代控制系統的要求，世界上許多國家大力研究、發展和應用線性電機，同時直線電機的控制方法也越來越多。1956年，英國萊斯韋特教授開始公開發表直線電機理論分析的文章。1966年，萊斯韋特教授出版了比較系統地介紹線性電機的專著，為線性電機的發展做出了突出貢獻。1969年，中國開始研究線性電機。1972年，浙江大學在國內首先翻譯了一本《直線感應電動機》譯文集。在此階段，隨著控制技術和材料性能的顯著提高，逐步開發出來應用線性電機的實用設備，采用線性電機的自動繪圖儀、磁頭定位驅動裝置、電唱機、縫紉機、空氣壓縮機、輸送裝置等相繼出現。同時，相關研究人員在線性電機領域取得了較大的研究成果，發表了一些比較系統的線性電機類著作和文章，很大程度上推進了線性電機的發展。
實用商品化階段
線性電機研究人員通過對線性電機在歷史發展中多次起落的分析，找到了一些適合線性電機應用的工程領域，例如線性電機驅動的鋼管輸送機、運煤機、起重機、空壓機、沖壓機、拉伸機、各種電動門、電動窗、電動紡織機等。尤其是利用線性電機驅動的磁浮列車，其速度已超500公里/小時，接近了航空器的飛行速度。美國、英國、日本、法國、德國、瑞典、俄羅斯、中國等世界主要國家均在研究線性電機技術產品，美國的Westinghouse公司、德國的西門子股份公司公司、意大利的JOBS公司、法國的ForestLine公司、Renault 自動化技術公司、瑞士的ETELSA公司等世界著名電氣公司也在研究和開發線性電機產品。線性電機獲得長足發展，涌現出大量的線性電機產品。
基本結構
線性電機由滑臺、初級、次級、位置傳感器、直線導軌等組成，其中直線導軌用于保持動子在磁軌產生的磁場中的位置。對于線性電機，由旋轉電機定子演變而來的一側稱為初級，由轉子演變而來的一側稱為次級，初級與次級之間的距離為氣隙。
初級
線性電機的初級相當于旋轉電機的定子沿圓周方向展開，初級鐵芯由硅鋼片疊成，表面有開槽，繞組嵌置于槽內。旋轉電機的定子鐵芯和繞組沿圓周方向是連續的，而線性電機的初級則是斷開的，形成了兩個端部邊緣，鐵芯和繞組無法從一端直接連接到另一端，對電機的磁場有一定的影響，即縱向邊緣效應。
次級
線性電機的次級相當于旋轉電機的轉子，直線電機中常采用的次級有三種。第一種次級是鋼板，稱為鋼次級或磁性次級，這時鋼既起導磁作用，又起導電作用，但由于鋼的電阻率較大，故鋼次級的電磁性能較差。第二種為鋼板上復合一層銅板（或鋁板），稱為鋼銅（或鋼鋁）復合次級。在復合次級中，鋼主要用于導磁，銅或鋁主要起導電作用。第三種是單純的銅板（鋁板），稱為銅（鋁）次級或非磁性次級。這種次級一般用于雙邊型電機中，使用時必須使一邊的N極對準另一邊的S極，從而使非磁性次級中磁通量路徑最短。
氣隙
線性電機的氣隙通常比旋轉電機的大得多，主要是為了保證在長距離運動中，初、次級不至于相互摩擦。對于復合次級或銅（鋁）次級來說，還要引入電磁氣隙的概念。由于銅或鋁等非導磁材料的導磁性能和空氣相同，故在磁場和磁路的計算時，銅板或鋁板的厚度要歸并到氣隙之中，這個總的氣隙稱為電磁氣隙。
基本參數
參考資料：
分類
性能特點
應用領域
概述
直線電機主要應用于三個方面：一是應用于自動控制系統，這類應用場合比較多；其次是作為長期連續運行的驅動電機；三是應用在需要短時間、短距離內提供巨大的直線運動能的裝置中。線性電機被廣泛應用于交通運輸、工業設備、信息與自動化、軍事裝備及其他行業。
高速磁懸浮列車
高速磁懸浮列車采用磁力懸浮車體、直線電機驅動技術，使列車在軌道上浮起滑行。磁懸浮車與現有常規車相比，主要優點是速度快（可達500公里／小時）、安全、無噪聲振動、占地小、爬坡能力強、結構簡單、節能等。德國、日本、美國、法國、英國、俄羅斯、加拿大、韓國、瑞典及中國都已投入這方面的研制，其中日本進展最快。
電磁彈射器
電磁彈射器相當于大型直線電機，與蒸汽彈射器采用高壓蒸汽推動活塞彈射飛機不同，電磁彈射器是把電能通過安培力做功轉化為艦載機動能，從而彈射飛機的裝置。電磁彈射可精確控制推力，實現平滑推進，從而延長機體使用壽命，緩解飛行員承受過載。高功率因數的直線電機技術是決定電磁彈射系統效能的關鍵技術。
物流輸送系統
郵政、海關傳動系統的物流分揀、輸送線以及各行業的生產流水線和裝配線等都逐步采用由直線電機驅動，計算機控制的新型物流分揀輸送系統。日本東京多摩郵局的大型郵政分揀機、丹麥CRlSPLANT公司生產的高速包刷分揀機、瑞士、意大利等國的郵袋吊掛推式懸掛機等都采用直線電機驅動。與傳統的鏈傳動或連桿傳動方式相比，直線電機驅動的物流系統具有高效、低噪、安全可靠、維護方便等優點。
工業設備中的應用
直線電機在工業設備中的應用，主要是機床業方面。傳統機床的驅動裝置依賴絲桿驅動，絲桿驅動本身具有長度限制、機械間隙、摩擦、扭曲、螺距一周期誤差等不利因素。而直線電機結構簡單，精度是絲桿的10倍甚至100倍，加速度更傳統機床的20倍以上。直線電機驅動還應用在鍛壓設備、金屬自動澆鑄、電磁攪拌、鐵磁分離、金屬拉伸以及金屬加工過程中的輸送系統等方面。
信息與自動化方面
直線電機在信息設備中的應用主要在計算機設備以及輸入輸出設備方面，在計算機硬盤、光驅等設備上使用直線伺服電動機，有效縮短存取時間，提高工作效率。此外，還應用在打印機、掃描儀、平面繪圖儀、筆式記錄儀、自動繞線機、照相機電磁快門、條形碼自動讀出器等設備上面。
在民用方面
直線電機在民用方面產品較為成熟，如直線電機驅動的門、窗、窗簾、針織機、縫紉機、炒茶機等，應用直線電機壓縮機的洗衣機、空調、電冰箱等家電。用直線電機驅動的電梯具有結構簡單、高速、低噪、節能等優點，引起電梯界的極大關注。世界各國一些著名電梯公司都在不斷進行這方面的試制，已有不少產品問世。
在軍事方面
直線電機在軍事上也得到了一些應用，如直線電機驅動的潛艇、超電磁炮等。此外還應用在軍用靶場、軍用仿真系統、軍用戰斗武器如導彈的發射等一些軍事設施上。
發展趨勢
直線驅動技術有其特殊應用場景，需要從建設成本、效率、可靠性及使用維護等方面綜合評估其應用選擇。在軌道交通應用方面，直線電機驅動車輛與傳統輪軌車輛不同，軌道是直線電機的一部分，應加強直線電機車輛車軌匹配性研究，以提高直線電機效率和可靠性，降低工程造價。高速和超高速磁浮有多種技術路線，應從技術經濟性方面加以比選，建立達速試驗線引導磁浮發展。直線驅動技術在智能制造、智慧物流等工業領域得到了越來越多的應用，也應加大直線驅動技術在港口、礦山等大宗貨運領域以及快捷、智慧物流領域的研究應用。
主要制造商
參考資料 >
直線電機.中國大百科全書網絡版.2024-11-28
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關于我們.大族電機官網.2024-11-29
關于我們.長沙一派直驅科技股份有限公司.2024-11-29
公司簡介.深圳線馬科技有限公司.2024-11-29
關于我們.奧茵紳智能裝備（蘇州）有限公司.2024-11-29
產品.派克漢尼汾運動控制（上海）有限公司.2024-11-29
科爾摩根是運動控制專家.科爾摩根（中國）.2024-11-29
公司主頁.博世力士樂中國.2024-11-29
行業解決方案.費斯托中國.2024-11-29