《軌道交通車輛新技術》課件 5-1-3磁浮列車牽引技術

直線電機在磁懸浮列車中的應用與突破磁懸浮列車的牽引技術01直線電機的基本結構02直線電機的工作原理CONTENTS03直線電機對于磁懸浮列車的牽引推動作用直線電機的基本結構直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動機械能，而不需任何中間轉換機構的傳動裝置。直線電機直線電機是20世紀下半葉電工領域中產(chǎn)生的具有新原理、新理論的新技術。新技術直線電機概述扁平形直線電機的結構可以根據(jù)需要制成扁平形、圓筒形或盤形等各種形式，采用交流電源、直流電源或脈沖電源等各種電源進行工作。圓筒形扁平形直線電動機可以看作是旋轉電動機在結構方面的演變，將旋轉電機沿徑向剖開，然后將電機的圓周展成直線。盤形演變而來的直線電機，其初級和次級長度是相等的，為了保持耦合不變，實際應用時，將初級與次級制造成不同的長度。直線電機的結構形式圖中演變而來的直線電機，其初級和次級長度是相等的，由于在運行時初級與次級之間要作相對運動，初級與次級之間互相耦合的部分越來越少，而不能正常運動。直線電機為了保證在所需的行程范圍內(nèi)，初級與次級之間的耦合能保持不變，因此實際應用時，將初級與次級制造成不同的長度。初級與次級直線電機演變過程初級與次級長度的關系直線電機演變直線電機是旋轉電機在結構方面的演變，將旋轉電機沿徑向剖開，并將圓周展成直線，得到最原始的直線電機。由定子演變而來的一側稱為初級或原邊，由轉子演變而來的一側稱為次級或副邊。圖中演變而來的直線電機，其初級和次級長度是相等的，需保證在所需行程范圍內(nèi)，初級與次級之間的耦合保持不變。實際應用時，將初級與次級制造成不同的長度，以降低成本并確保運行穩(wěn)定。短初級長次級和長初級短次級是常見的制造方式。由于短初級在制造成本和運行費用上低于短次級，因此目前除特殊場合外，一般均采用短初級。定子與轉子制造成本推薦使用初級與次級長度單邊型與雙邊型結構在直線電機制造時，僅在一邊安放初級，這種結構形式稱為單邊型直線電機。單邊型直線電機單邊型電機特點法向吸力作用雙邊型直線電機單邊型直線電機一個最大特點是在初級與次級之間存在著一個很大的法向吸力。法向吸力在鋼次級時為推力的10倍左右，在大多數(shù)的場合下，這種法向吸力是不希望存在的。如果在次級的兩邊都裝上初級，那么這個法向吸力可以相互抵消，這種結構形式稱為雙邊型。圓筒形直線電機圓筒形直線電機是由旋轉電機演變過來的，其演變的過程如圖所示。圓筒形電機演變a表示一臺旋轉式電機以及定子繞組所構成的磁場極性分布情況。旋轉電機磁場b表示轉變?yōu)楸馄叫沃本€電機后，初級繞組所構成的磁場極性分布情況。扁平形電機磁場將扁平形直線電機沿著和直線運動相垂直的方向卷接成筒形，這樣就構成c所示的圓筒型直線電機。圓筒形電機構成圓盤形直線電機圓盤形直線電機次級圓盤形直線電機將次級做成一片圓盤，初級放在次級圓盤靠近外緣的平面上，盤形直線電機的初級可以是雙面的，也可以是單面的。圓盤形直線電機運動圓盤形直線電機的運動實際上是一個圓周運動，然而由于它的運行原理和設計方法與扁平形直線電機結構相似，故仍歸入直線電機的范疇。直線電機的工作原理直線電機的基本工作原理直線電機的結構直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動機械能的傳動裝置，而不需任何中間轉換機構。演變而來的直線電機直線電機的結構可根據(jù)需要制成扁平形、圓筒形或盤形等，采用交流、直流或脈沖電源進行工作。旋轉電機與直線電機的關系直線電機是旋轉電機在結構方面的一種演變，可以看作是將一臺旋轉電機沿徑向剖開。直線電機的應用直線電機在許多領域中有廣泛的應用，如磁懸浮列車、精密機床、電磁泵等，以實現(xiàn)高效、精確的運動控制。次級為柵形次級假定次級為柵形次級，次級導條在行波磁場切割下，將感應出電動勢并產(chǎn)生電流。導條電流與氣隙磁場所有導條的電流和氣隙磁場相互作用便產(chǎn)生電磁推力，使次級順著行波磁場運動的方向做直線運動。次級移動速度與轉差率次級移動的速度用v表示，轉差率用s表示，則s的大小在0與1之間，確保電動機正常運行。次級感應電流與電磁推力分析直線電機的應用與變化03懸浮電磁鐵與磁鐵相互作用利用安裝在列車兩側轉向架上的懸浮電磁鐵，和鋪設在軌道上的磁鐵，在磁場作用下產(chǎn)生的吸力是車輛浮起來。01直線電機應用廣泛直線電機在許多領域中有廣泛的應用，如磁懸浮列車、精密機床、電磁泵等。02磁懸浮列車模型常導高速磁懸浮列車模型采用“異性相吸”原理設計，是“常導磁吸型”簡稱“常導型”直線感應電動機磁懸浮列車。直線電機的應用與變化精確控制電磁鐵電流直線感應電動機的初級繞組裝在車廂底部，次級反應軌由鋁鋼復合板制成，固定在路基上。懸浮列車的驅動和同步直線電動機原理一模一樣，交流電在線圈中流動，使其變成電磁體，與列車上的電磁體相互作用，推動列車前進。列車頭部的電磁體N極被安裝在靠前一點的軌道上的電磁體S極所吸引，同時又被安裝在軌道上稍后一點的電磁體N極所排斥。列車前進時，線圈里流動的電流方向就反過來，即原來的S極變成N極，N極變成S極。循環(huán)交替，列車就向前奔馳。驅動和同步直線電動機原理列車頭部的電磁體N極線圈里流動的電流方向直線電機對于磁懸浮列車的牽引推動作用磁懸浮列車模型介紹懸浮電磁鐵與磁鐵列車采用懸浮電磁鐵和軌道上磁鐵相互作用，使車輛浮起來，實現(xiàn)磁懸浮效果。磁懸浮列車模型常導高速磁懸浮列車模型采用“異性相吸”原理設計，是“常導磁吸型”（簡稱“常導型”）直線感應電動機磁懸浮列車。直線感應電動機構成直線感應電動機的初級繞組裝在車廂底部，次級反應軌由鋁鋼復合板制成，固定在路基上。列車懸浮軌道運行通過控制電磁鐵電流，使轉向架和列車間吸引力與重力相互平衡，將列車浮起1厘米左右，使列車懸浮在軌道上運行。電磁鐵電流控制反應軌下面還裝有電磁鐵，從側面與車廂連接，控制電磁鐵電流使與軌道間保持1厘米間隙。懸浮電磁鐵與磁鐵相互作用電磁鐵電流控制通過精確控制電磁鐵的電流，可以調(diào)節(jié)電磁鐵與軌道之間的間隙，保持列車的穩(wěn)定懸浮。列車重力與吸引力平衡轉向架和列車間的吸引力與列車重力相互平衡，使列車能夠懸浮在軌道上運行。電磁鐵與磁鐵相互作用懸浮列車的懸浮電磁鐵與軌道上的磁鐵相互作用，產(chǎn)生吸力使車輛浮起來。直線感應電動機的構成123直線感應電動機的初級繞組裝在車廂底部，次級反應軌由鋁鋼復合板制成，固定在路基上。直線感應電動機構成次級反應軌由鋁鋼復合板制成，這種材料具有較高的導電性和導熱性，能夠提高電動機的運行效率。鋁鋼復合板制作反應軌下面還裝有電磁鐵，從側面與車廂連接，控制電磁鐵電流使與軌道間保持1厘米間隙。電磁鐵與軌道間隙電磁鐵電流控制電磁鐵電流控制精確控制電磁鐵的電流是確保列車懸浮和驅動的關鍵，電流過大或過小都可能影響列車的穩(wěn)定性和安全性。電磁鐵與軌道間隙電磁鐵與軌道之間保持1厘米的間隙，確保列車懸浮運行，間隙過大或過小都可能導致列車與軌道接觸。列車重力與吸引力轉向架和列車間的吸引力與列車重力相互平衡，確保列車穩(wěn)定懸浮，磁鐵吸引力將列車浮起1厘米左右。精確控制電流控制電磁鐵電流需精確，過高或過低都可能影響列車穩(wěn)定性和安全性，確保列車懸浮和驅動的關鍵。01020304驅動與同步直線電動機原理

直線電動機驅動懸浮列車采用直線電動機驅動，原理與同步直線電動機相同，交流電在線圈中流動，產(chǎn)生電磁力，推動列車前進。電磁體相互作用列車頭部的電磁體N極被軌道上稍后一點的電磁體N極所排斥，同時被靠前一點的軌道上的電磁體S極所吸引。電流方向反轉列車前進時，線圈中流動的電流方向會反轉，原來的S極變成N極，N極變成S極，循環(huán)交替，使列車向前奔馳。導向系統(tǒng)控制導向系