直线电机是一种能产生直线运动的电机。直线电机把电能转换成直线运动的机械能，不需要任何中间传动转换装置，因此比旋转电机经过转换装置形成的直线运动效率更高。

直线电机与旋转电机的结构示意图如下图所示：

直线电机与旋转电机的工作原理相同，都是依靠电磁力而动作的。在结构上，直线电机可以看作是旋转电机从中间切开并拉伸成直线而形成：直线电机中将定子称为初级(Primary)，将转子称为次级(Secondary)。只不过是换了个名称，在我看来还没有定子和转子形象。

市面上直线电机的分类越来越多，几乎每一种旋转电机都有相对应的直线电机，下面介绍最常见的五种电机结构。

01  有铁芯直线电机

有铁芯直线电机（平板型直线电机）将线圈缠绕在硅钢板上，通过单面磁路最大限度提高生成力。它采用特殊的电磁设计，可提供最大额定推力，电机常数Km高，确保热损耗低，并且齿槽力小。它的推力大，是传动大重量物品的理想之选，可在机加工与处理过程中保持刚性。

02  无铁芯直线电机

无铁芯直线电机（U型直线电机）没有供线圈缠绕的铁芯或插槽。它的齿槽效应为零，重量轻并且线圈组与磁路之间无任何引力。这些特点非常适合于需要非常小的轴承摩擦力、对较轻负载具有高加速度，以及在超低速度条件下依然可确保最高恒速的应用。模块化设计磁路由两排磁铁构成，可最大限度提高产生的推力，以及为磁路提供磁通回路。

03  棒状直线电机

平板型直线电动机沿着直线运动相垂直的方向卷成筒形，就形成了棒状直线电机。在特殊需求时，它还可以制成既有旋转运动又有直线运动的旋转直线电机。旋转直线的运动体可以是初级侧，也可以是次级侧。  

04  音圈直线电机

音圈电机工作原理是在均匀气隙磁场中放入一个圆筒状绕组，绕组通电产生电磁力带动负载做直线往复运动。改变电流的强弱和极性，就可以改变电磁力的大小和方向。具有结构简单、体积小、高速、高加速、响应快等特性。主要应用于Z轴轻型负载，短行程，高频往返运动，也适用于力控制场合。其结构如下：

05  弧形无铁芯直线电机

弧形无铁芯直线电机可以理解为经过电磁和机械优化设计后的变异体。其结构通过配置多个线圈或多个拼接磁轨，可以实现有限角度或360°运行模式。

以上五种直线电机是市场上比较常见的，其应用场景最为广泛。

参考文献：

[1]钛科普：直线电机如何做到直线运动？3D动画讲解了解它的工作原理

[2]方正智芯：什么是直线电机？它是怎样工作的？

[3]AISTEC奥茵绅： 一文读懂直线电机的工作原理及分类

来源：直观学机械