大家都知道电动机在工作时是旋转运动的，现在有一种直线运动的电动机，它的应用也十分广泛。为了理解直线电动机，需先了解一些旋转电动机的一些知识。

  大家熟悉的旋转电动机品种繁多，分类方式也很多；这里仅介绍两类，一类是按照驱动电源来划分，可分为交流电机和直流电机；另一类是按定子转速和定子的旋转磁场频率是否同步来划分，可分为同步电机和异步电机。

  所谓三相交流异步电动机是指，定子由绕组对和层叠硅钢片构成电磁体，有多对磁极，通入定子绕组的是三相交流电，定子中的多对绕组会产生旋转磁场；转子是层叠硅钢片缠上封闭绕组构成的。当定子通入三相交流电后，定子旋转磁场先在转子的封闭绕组中感应出电流，转子的感应电流再产生转子磁场；于是在磁感应下，转子跟随定子的旋转磁场转动，但又“永远追不上”，因此称其为异步电动机。

  异步电机的优点是成本低，工艺简单；其缺点是“异步”造成的，其功率密度与转矩密度比较低。

  最有效的措施之一是，发明和制作出了定子交流电的矢量控制器，它能对磁场的电流分量和转矩的电流分量分别加以检测和控制，让定子和转子的磁场协调起来，产生最佳的电磁转矩，这不仅提高了系统的响应速度，提高了运行质量，而且还提高了无极调速的范围，使得交流异步电动机几乎具有直流同步电动机一样的静态和动态性能。

  另一个最有效的措施是，发明和制作出了变频器，变频器主要是采用交—直—交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再将直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源。如果通入定子的是固定频率的工频电，要提高电动机的转速，只有增加定子的绕组对，即增加磁极对数才行；但是，采用变频器后，输入定子的电源频率是可调整的，那么电动机就能轻松实现无极调速，还能大大的提升转速了。

  变频器和定子交流电的矢量控制器结合起来，使得交流异步电动机的效能取得了一些本质的进步，但是也应该看到，变频和控制也增加了能耗。

  定子绕组中通入的是三相交流电，形成旋转磁场，带动转子旋转，这和交流异步电动机是一样的，不同的是转子的构造。转子也是由硅钢片叠在一起的，如果转子的绕组中通入直流电，则转子绕组形成固定磁场，转子会随着旋转磁场转动，转速和旋转磁场同步，这就是交流同步电动机；如果转子嵌有永磁体，那么转子的转动依靠转子的永磁场和定子的旋转磁场作用，产生同步转动，这就是交流永磁同步电动机；正是由于采用了永磁转子，交流永磁同步电动机的性能又提高了。对于交流永磁同步电动机，转子的永磁体是凸装情形，其结构示意参见图1。

  2015年，长沙地铁一号线采用交流永磁同步电动机牵引，这是我国首次把交流永磁同步电动机用于列车上；在轮轨列车中采用交流永磁同步电动机，能轻松实现无极调速；能大大的提升牵引效率，节省能源。

  我国高铁正逐步扩大使用交流永磁同步电动机牵引。现在，我国已研制出时速500公里的690KW的高铁用的永磁同步电动机。

  驱动电源是直流电，设计定子的绕组和接线方式也可以让定子产生旋转磁场，转子铁芯中嵌入永磁体，也可同时嵌有用于启动的励磁线圈，这就是直流永磁同步电动机的构造。直流永磁同步电动机与交流同步电动机的不同之处在于，它的定子是由直流电产生旋转磁场的。

  一方面，是转子中嵌有强磁性永磁体带来的优点。这样，转子结构相对比较简单；转子随定子的旋转磁场同步，转子长时间运转不发热，节省电能，功率密度高。

  另一方面，是直流驱动带来的优点。在启动时，要求启动转矩大，那么励磁线圈就可按照这一个特别的条件来设计；稳定运转时直流同步的功率密度高而且还节能；加上从启动到稳定运转可以方便地实现无级调速。

  1）汽车行业中的各种电器，在武器装备中的导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合都使用直流永磁同步电动机。2）各种便携式的电子设备或器具中，都要用永磁直流电动机。3）在工农业方面，它大范围的应用于电气的自动化控制及仪器仪表中。

  4）在医用方面，永磁直流电动机用处更是普遍，如医用的各种仪器、手术工具，开脑手术中的电动锯骨刀，特别是野外手术中的各种仪器大多数都是采用永磁直流电动机。在生活方面，用处更多。永磁直流电机的应用真是举不胜举，能够说是无处不在。

  5）随时代的发展，永磁直流电动机的应用会更多，原先用交流电动机的许多场合逐渐被永磁直流电动机所替代，我国永磁直流电动机的生产数量在不断地攀升。

  常见的电动机都是旋转工作的，在使用时要配备减速装置和传动装置。能不能让“转子”相对于“定子”做直线运动，用电磁力传动，不用减速和传动装置呢？几十年前人们就提出了这样的一个问题，现在，直线电动机已经解决了这样一些问题，现在的直线电动机已经是成熟的技术了。

  直线电动机的原理并不复杂。设想把一台旋转运动的电动机沿着半径的方向把转子和定子都剖开，并且展平，这就成了一台直线）。在直线电动机中，相应于旋转电动机定子的，叫初级；相应于旋转电动机转子的，叫次级。假设初级不动次级动，如果初级做长，那么次级就会跑得远；如果次级做长，那么次级和初级的电磁感应力加强，推力就会增大。在实际应用中，直线电机既可以把初级做得很长，也可以把次级做得很长；既可以初级固定、次级移动，也可以次级固定、初级移动；按照实际要，可以灵活多样。

  直线电动机有什么用？直接的感觉是，应用于自动控制系统中。对于速度和精度同时要求比较高的应用场合，例如机器人、直线平台、光学光纤排列定位、精密机床、半导体制造、视觉系统、电子元件接插、工厂自动化等的运动系统，应用直线电机是非常合适的。

  根据直线电动机的原理，人类能做出“交流同步直线电动机”、“交流永磁同步直线电动机”和“直流永磁同步直线电动机”，这些都适用于磁悬浮列车的牵引。

  高铁用什么电动机牵引好？由前面关于电动机的知识可知，由于高铁是轮轨列车，要用旋转电机，所以就旋转式电动机的效率而言，下面的关系是成立的：

  交流异步电动机＜ 交流永磁同步电动机＜ 直流同步电动机＜ 直流永磁同步电动机。

  高铁是用车轮滚动前进的，不能用直线电动机，直线电动机要在轻度摩擦或悬浮状态下直线运动。

  世界轨道交通车辆牵引系统的第一代是直流电动机牵引系统，那个时代还没解决无刷的问题；第二代是起步于20世纪70年代的交流异步电动机牵引系统；第三代是采用交流永磁同步电动机牵引系统。

  目前我国的高铁基本上还是采用交流异步电动机牵引，不过现在正在研究和应用于高铁的效率更加高的电动机，例如，2015年5月，株洲所研制的交流永磁同步牵引电动机成功地安装在长沙地铁1号线上使用；同年，又安装在高铁上获得成功。

  航空母舰上，飞机的电磁弹射器只能采用直线电动机，这种直线电动机有什么特别的条件呢？

  2）短动子的电磁感应范围短，在此情况下，只有电流足够大，电磁牵引力才能足够强大，动子才能加速运动，这就对产生强磁场的技术提出了更高的要求。

  3）飞机在较短的距离中加速起飞，在加速末端，飞机还要及时点火，这对飞机的性能也提出了更高的要求。

  可以说，电磁弹射器和磁悬浮列车所使用的直线电机在技术原理上具有相似性，磁悬浮列车技术的发展与电磁弹射器的进步能够更好的起到相辅相成的作用；正是这个原因，我国还是引进修建了德国常导式磁悬浮列车，从中能学习研究磁悬浮技术，从中能学习研究电磁弹射技术。