直線電機系統(tǒng)

1、4.4直線電機系統(tǒng)到目前為止，我們學過哪些軌道交通控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)備？它們分別有哪些功能？復(fù)習回顧 1掌握直線電機的原理及技術(shù)特點 2掌握直線電機的分類 3了解幾種典型的直線電機 4了解直線電機在城市軌道交通中的應(yīng)用學習目標1概述 直線電動機與普通旋轉(zhuǎn)電動機都是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的機械，普通旋轉(zhuǎn)電動機將電能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動的機械能，直線電動機將電能轉(zhuǎn)換成直線運動的機械能。直線電動機應(yīng)用于要求直線運動的某些場合時，可以簡化中間傳動機構(gòu)，使運動系統(tǒng)的響應(yīng)速度、穩(wěn)定性、精度得以提高。直線電動機在工業(yè)、交通運輸?shù)刃袠I(yè)中的應(yīng)用日益廣泛。一、直線電機的原理及其技術(shù)特點 直線電機可以視為一臺旋轉(zhuǎn)電機沿半徑方向切開而

2、展平的感應(yīng)電機。 定子（磁鐵和線圈）和轉(zhuǎn)子（感應(yīng)板）分別安裝在車輛轉(zhuǎn)向架上和軌道中間的導(dǎo)軌上。一、直線電機的原理及其技術(shù)特點一、直線電機的原理及其技術(shù)特點2直線電動機傳動的特點 (1) 省去了把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的中間轉(zhuǎn)換機構(gòu)，節(jié)約了成本，縮小了體積。 (2) 不存在中間傳動機構(gòu)的慣量和阻力的影響，直線電動機直接傳動反應(yīng)速度快，靈敏度高，隨動性好，準確度高。 (3) 直線電動機容易密封，不怕污染，適應(yīng)性強。由于電機本身結(jié)構(gòu)簡單，又可做到無接觸運行，因此容易密封，可在有毒氣體、核輻射和液態(tài)物質(zhì)中使用。一、直線電機的原理及其技術(shù)特點 (4) 直線電機散熱條件好，溫升低，因此線負荷和電流密度可以

3、取得較高，可提高電機的容量定額。 (5) 裝配靈活性大，往往可以將電機與其他機件合成一體。 (6) 某些特殊結(jié)構(gòu)的直線電動機也存在一些缺點，如大氣隙導(dǎo)致功率因數(shù)和效率降低，存在單邊磁拉力等等。2兩種方式 1）定子繞組安裝在車輛上，長轉(zhuǎn)子安裝在軌道中間的導(dǎo)軌上（軌道結(jié)構(gòu)簡單，運營成本低） 2）長定子繞組安裝在地面上，轉(zhuǎn)子安裝在車輛上（不需要給車輛受流，適合高速運行）一、直線電機的原理及其技術(shù)特點3技術(shù)特點 （1）轉(zhuǎn)彎半徑小 可由一般輪軌系統(tǒng)的200m減至60m （2）爬坡能力強 最大爬坡能力可達到6%8% （3）噪聲小一、直線電機的原理及其技術(shù)特點1按直線電機定子長度劃分（1）長定子（長初級）直

4、線電機 定子設(shè)置在導(dǎo)軌上 高速超高速（2）短定子（短初級）直線電機 定子設(shè)置在車輛上 中低速二、直線電機的分類2按直線電機的磁場是否同步劃分（1）直線同步電機LSM 一般采用長定子技術(shù) 轉(zhuǎn)子與定子磁場同步運行（2）直線感應(yīng)電機LIM 一般采用短定子技術(shù) 轉(zhuǎn)子與定子磁場不同步運行二、直線電機的分類 3按驅(qū)動方式劃分 （1）導(dǎo)軌驅(qū)動 采用長定子直線同步電機LSM 一般用于長大干線鐵路或城際軌道交通 （2）車輛驅(qū)動 采用短定子直線感應(yīng)電機LIM 一般用于城市軌道交通、中低速磁懸浮及直線電機輪軌鐵路二、直線電機的分類1直線感應(yīng)電動機 研究表明，如果以直線感應(yīng)電動機作為牽引用，最好把初級裝在車上，而讓軌

5、道本身作為次級三、幾種典型的直線電機 直線異步電動機的動子有三種形式： (1)磁性動子 動子是由導(dǎo)磁材料制成（鋼板），既起磁路作用，又作為籠型動子起導(dǎo)電作用 (2)非磁性動子 ，動子是由非磁性材料（銅）制成，主要起導(dǎo)電作用，這種形式電動機的氣隙較大，勵磁電流及損耗大 (3)動子導(dǎo)磁材料表面覆蓋一層導(dǎo)電材料，導(dǎo)磁材料只作為磁路導(dǎo)磁作用；覆蓋導(dǎo)電材料作籠型繞組三、幾種典型的直線電機2直線同步電動機 可分為鐵芯式和空芯式兩大類 最普通的直線同步電動機是凸極直線同步電動機三、幾種典型的直線電機 直線同步電動機在原理上，與相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)同步電機完全一樣。六十年代后，由于它作為高速地面運輸?shù)耐七M裝置以及八十年

6、代后作為提升裝置的動力而變得重要起來。與普通同步電機一樣，它具有多相電樞繞組和直流激磁的磁場。直流磁場的激磁方式可以是常規(guī)式的（見圖4-1），也可以由超導(dǎo)體激磁繞組來激磁，還可以采用永磁體。雖然從原理上看，直線同步電動機作為電樞移動式或是磁場移動式都可以，但似乎后一種型式更實用些三、幾種典型的直線電機3直線磁阻電動機 它也是一種同步電動機，但它的次級上沒有激磁繞組。 直線磁阻電動機的推力與旋轉(zhuǎn)凸極同步電動機由于凸極效應(yīng)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的原理是類似的。三、幾種典型的直線電機 高速磁懸浮列車 磁懸浮列車是直線電機實際應(yīng)用的最典型的例子，美、英、日、法、德、加拿大等國都在研制直線懸浮列車，其中日本進展最快

7、。四、直線電機在軌道交通中的應(yīng)用 直線電機城軌車輛及線路（廣鐵四號線）直線電機城軌車輛及線路（廣鐵四號線）四、直線電機在軌道交通中的應(yīng)用良好的編組靈活性和運營適應(yīng)性 由于直線電機驅(qū)動的車輛具有比傳統(tǒng)車輛更強的加減速性能，有更高的停車位置控制精度，因此更易實現(xiàn)小編組，高密度，自動駕駛的運行模式。它可以2-6輛靈活 編組，適應(yīng)不同的客運量需要。 由于直線電機驅(qū)動地鐵車輛仍采用鋼輪和鋼軌來支撐和引導(dǎo)車輛運行，所以仍可采用長期運用成熟的、安全可靠的軌道電路信號系統(tǒng)來實行對列車的信號傳輸、運行監(jiān)控和集中調(diào)度，運營適應(yīng)性較好。采用徑向轉(zhuǎn)向架，使運行性能大大改善 由于采用直線電機系統(tǒng)，沒有了旋轉(zhuǎn)動力源和機械

8、變速傳動系統(tǒng)，因此有利于采用徑向轉(zhuǎn)向架。小而輕的車輛，使轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)簡單輕巧，是該系統(tǒng)除直線感應(yīng)電機外，另一種具有革新性的走行機械設(shè)計。 四、直線電機在軌道交通中的應(yīng)用降低振動和噪聲 由于直線電機驅(qū)動的地鐵車輛，沒有齒輪傳動機構(gòu)的嚙合振動和噪聲； 其次，車輪也不是驅(qū)動輪，沒有動力輪對與鋼軌蠕滑滾動產(chǎn)生的振動和噪聲； 再加上徑向轉(zhuǎn)向架良好的曲線通過性能，避免了過曲線時輪軌沖角帶來的振動和噪聲。故該型地鐵車輛具有振動小，噪聲低的優(yōu)點，有利于環(huán)境保護。良好的安全性和可靠性 由于直線電機驅(qū)動地鐵車輛是典型的非黏 著驅(qū)動方式，牽引-制動性能發(fā)揮不依賴于 環(huán)境，是一種全天候的運載工具。 直線電機驅(qū)動的電磁力的分力使輪軌間產(chǎn)生一定的附加壓力，有利于提高輪軌運動 的穩(wěn)定性，因此其安全性指標較高。 再加上取消了旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動所必須的滾動 軸承、傳動齒輪，磨耗小，大