试论平面电动机发展现状

曹 腾 吕鹏飞 中国人民解放军石家庄机械化步兵学院 河北石家庄 050200

试论平面电动机发展现状

曹 腾 吕鹏飞 中国人民解放军石家庄机械化步兵学院 河北石家庄 050200

平面发动机是一种能够直接进行平面运动的二维电动机，平面电动机在结构上主要由动子、定子、位置检测装置以及支撑部件组成。平面电动机在生产生活活动中得到了较为广泛的应用。本文将对平面电动机的结构构成进行了解，根据不同类型的平面电动机进行相应的发展前景分析。

平面电动机；发展现状

传统的“丝杠+螺母”转换机构，随着直线电动机在二维平面定位装置中的应用逐渐被取代，因为平面电动机不再出现摩擦、侧隙、变形等问题，不仅使平面电动机的工作效率得到提高，也使定位装置在定位方面的水平得到较大的提高。但是，定位精度的提高也造成了一定的限制，顶层起动力作用的电机与相关的机械设备的重量而已对平面电机的正常工作产生一定的影响。为有效地解决此类问题，对平面电动机的研究开始摆上日程。

1　步进式平面电动机

1.1结构

步进式平面电动机作为研发较早，使用较为广泛的平面电动机，已经有较多产品型号的生产，在不同的功能发挥上产生作用。步进式平面电动机采用特殊的定子与动子结构。定子主要由叠片铁心组成，动子则主要由永磁体与驱动线圈构成。例如台湾一家科技公司生产的两种混合式的步进式平面电动机，广泛应用于雷雨与平面测绘仪、电脑控制行为装置以及加工加工自动化设备中，其型号分别为LM-SPX1 与LMSPX2，两者最大的速度为0.9m/s和0.8m/s，最大推力分别为75N和140N，最大的定子使用尺寸为1000mm*600mm。步进式电动机在生产生活领域得到了广泛的利用。

1.2控制方式

步进式平面电动机的控制，主要由驱动线圈的电流使电动机内部产生磁场力进行。当驱动线圈中有电流经过时，会导致磁阻最小处形成闭合线路。磁力随之产生，磁力的产生会导致磁阻最小处不断发生变化，最后使步进式电动机产生步进的动作。步进式电动机的使用，可在单相通电与多相通电的方式内进行选择，以便进行电动机的控制。当使用单相通电的方式时，三相绕组按A→B→C的顺序进行轮流的通电励磁，相应的，动子以r/3的单步距离进行移动，此时，单相通电分辨率为r/3.当使用多相通电的通电方式时，三相绕组会按照A→AB→B→BC→C→CA→A的固定顺序进行电流的流动，相应的动子以r/6的单步距离进行移动，多相通电分辨率为r/6。

2　永磁式平面电动机

永磁式平面电动机（Pemanent-Magnet Planar Motors）在平面电动机中占据着较为重要的地位，其在组成结构、使用精准度以及日常运转损耗上都有着良好的表现。永磁式平面电动机具有一个显著特点，是其能够在平面上自由进行位置的移动，具备较强的灵活性，能够适应较大距离的使用。

永磁式平面电动机的使用，是磁场力与驱动线圈内电流的流动相互作用的结果。为保证永磁式平面电动机的正常运行与使用，需要根据永磁式电动机内永磁阵列的具体分布排列与结构大小，进行线圈以及不知方式的选择。永磁镇里形式具有着多样性，一般来说有着直线型、圆形、椭圆形、平行四边形、多边形等不同的形式组织方式，当然，这也导致其布置方式相应的变化。永磁式平面电动机具有着一个显著的特点，在于其两相邻线圈单元内随意两处线圈的有效边保持着固定的90°垂直角，该特点存在的原因是以便于产生两垂直的推力，帮助永磁式平面电动机的正常运行使用。

3　超声波平面电动机

超声波电动机视一种利用压电材料特有的逆压电性质，促进电机内电子发生有规律的振动，再通过定转子间存在摩擦作用力，将电能转变为促使机械转动发生的电动机组织形式。超声波电动机相较于传统电动机，具有着较多的使用优点，例如体积相对较小，使用较为灵活，使用响应速度快，不易受不良磁场因素影响等。超声波电动机主要有一个四边形的金属框架以及压电陶瓷板构成，超声波电动机是一种新型的平面电动机，能够更加精准的进行相关作业。在超声波电动机的内部结构上，交叉厚度为1.2mm的钢板在电动机的表面上固定，而压电陶瓷则在呈现十字交叉样式的金属板两侧固定，便于超声波电动机的使用与功能的有效发挥。

4　平面电动机的发展

一直以来，平面电动机的研究与发展都在一些发达国家或世界组织内进行，在日本、东欧等地，平面电动机得到了较为高效的研究和重视，促进了此类地区平面电动机的发展与生产生活应用。近年来，随着我国学术气氛的浓郁以及对平面电动机的了解深入，在我国一些高等院校和科研机构都开始了对平面电动机的研究，平面电动机的相关工作原理与工作用途开始得到一定的普及。但是，因为我国对于平面电动机的研究起步较为滞后，对平面电动机的研究难以较为有效的进行，平面电动机在技术上的突破并在我过得到充分有效的利用，还需要较长的一段发展周期。另外，平面电动机在我国的发展还受制于我国在高精度仪器、微位移加工设备技术与相关产业的落后。我国对于平面电动机的研究，普遍存在着研究深度不够、研究水平不高的情况。与平面电动机研究的相关性产业迫切需要得到快速的发展，使平面电动机的研究与使用尽早不如正轨。

5　结语

平面电动机作为一种旋转式机器，能够将电能转变为机械势能，因为其工作效率高，能够满足各种运行要求的优点，使其在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器中得到了广泛的应用。在我国未来的平面电动机研究中，应加大相应资金投入，注重对平面电动机的研究力度，促进其实现功能的有效发挥，使平面电动机得到充分的利用，促进国家与全社会的快速发展。

［1］寇宝泉，张鲁，李立毅，张赫. 平面电动机技术发展综述［J］.电工文摘，2011，02：6-12.

［2］寇宝泉，张鲁，邢丰，李立毅，张赫.高性能永磁同步平面电机及其关键技术发展综述［J］. 中国电机工程学报，2013，09：79-87. ［3］刘崇铭，曹广忠，黄苏丹，段吉安，李玲珑.平面开关磁阻电动机的模态分析［J］.微特电机，2015，09：7-10+14.

曹腾（1993—），男，陕西省榆林市人，职务：学员，研究方向：电气工程。