軌道交通車輛新技術(shù) 課件 項(xiàng)目五 磁懸浮列車技術(shù)

全球視角與中國(guó)進(jìn)程磁懸浮列車的發(fā)展史01磁懸浮技術(shù)的研究歷程02各國(guó)磁浮鐵路研究概況CONTENTS03中國(guó)磁懸浮技術(shù)發(fā)展概覽磁懸浮技術(shù)的研究歷程磁懸浮技術(shù)的研究歷程磁懸浮技術(shù)的起源01磁懸浮技術(shù)的研究源于德國(guó)，早在1922年德國(guó)工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電磁懸浮原理，并于1934年申請(qǐng)了磁懸浮列車的專利。磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)的開發(fā)02進(jìn)入70年代以后，隨著世界工業(yè)化國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷加強(qiáng)，為提高交通運(yùn)輸能力以適應(yīng)其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開始籌劃進(jìn)行磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)的開發(fā)。美國(guó)和前蘇聯(lián)的研究計(jì)劃03美國(guó)和前蘇聯(lián)在七八十年代放棄了磁懸浮系統(tǒng)研究計(jì)劃，目前在繼續(xù)進(jìn)行磁懸浮系統(tǒng)的研究主要有德國(guó)和日本，并均取得了令世人矚目的進(jìn)展。各國(guó)磁浮鐵路研究概況日本的研究與應(yīng)用超導(dǎo)磁浮列車實(shí)驗(yàn)1972年，日本首次成功地進(jìn)行了2.2噸重的超導(dǎo)磁浮列車實(shí)驗(yàn)，其速度達(dá)到每小時(shí)50千米。載人試驗(yàn)成功1982年11月，磁浮列車的載人試驗(yàn)獲得成功，1995年，載人磁浮列車試驗(yàn)時(shí)的最高時(shí)速達(dá)到411千米。試驗(yàn)線建設(shè)完成首期18.4千米長(zhǎng)的試驗(yàn)線已于1996年全部建設(shè)完成，為日本的磁浮鐵路研究提供了重要的試驗(yàn)基礎(chǔ)。磁浮鐵路研究日本于1962年開始研究常導(dǎo)磁浮鐵路，由于超導(dǎo)技術(shù)的迅速發(fā)展，70年代初開始轉(zhuǎn)而研究超導(dǎo)磁浮鐵路。宮崎磁浮鐵路試驗(yàn)線1977年12月，在宮崎磁浮鐵路試驗(yàn)線上，最高速度達(dá)到了每小時(shí)204千米，到1979年12月又提高到517千米。山梨磁懸浮鐵路試驗(yàn)線為了進(jìn)行東京至大阪間修建磁浮鐵路的可行性研究，于1990年著手建設(shè)山梨磁懸浮鐵路試驗(yàn)線。010203040506德國(guó)的研究與應(yīng)用磁浮鐵路研究德國(guó)對(duì)磁浮鐵路的研究始于1968年，研究初期，常導(dǎo)和超導(dǎo)并重，到1977年，先后分別研制出常導(dǎo)電磁鐵吸引式和超導(dǎo)電磁鐵相斥式試驗(yàn)車輛。試驗(yàn)線建設(shè)1978年，德國(guó)決定在埃姆斯蘭德修建全長(zhǎng)31.5千米的試驗(yàn)線，并于1980年開工興建，1982年開始進(jìn)行不載人試驗(yàn)。試驗(yàn)車輛研制德國(guó)在70年代初就研制出了高速磁浮列車，到1977年，試驗(yàn)時(shí)的最高時(shí)速達(dá)到400千米，展現(xiàn)了德國(guó)在磁浮鐵路技術(shù)方面的實(shí)力。列車速度記錄德國(guó)磁浮鐵路研究取得重要突破，最高試驗(yàn)速度在1983年底達(dá)到每小時(shí)300千米，1984年又進(jìn)一步增至400千米。超導(dǎo)技術(shù)難題德國(guó)在磁浮鐵路研究過程中遇到了超導(dǎo)技術(shù)水平高、短期內(nèi)難以取得較大進(jìn)展的難題，因此決定集中力量發(fā)展常導(dǎo)磁浮鐵路。技術(shù)趨成熟德國(guó)在常導(dǎo)磁浮鐵路研究方面的技術(shù)已趨成熟，為德國(guó)的磁浮鐵路發(fā)展提供了重要的技術(shù)支撐。研究起步晚與日本和德國(guó)相比，英國(guó)對(duì)磁浮鐵路的研究起步較晚，從1973年開始。但英國(guó)是世界上最早將磁浮鐵路投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的國(guó)家之一。商業(yè)運(yùn)營(yíng)磁浮鐵路1984年4月，伯明翰機(jī)場(chǎng)至英特納雄納爾車站之間一條600米長(zhǎng)的磁浮鐵路正式通車營(yíng)業(yè)，成為當(dāng)時(shí)世界上唯一從事商業(yè)運(yùn)營(yíng)的磁浮列車。停止?fàn)I業(yè)1995年，這趟一度是世界上唯一從事商業(yè)運(yùn)營(yíng)的磁浮列車在運(yùn)行了11年之后被宣布停止?fàn)I業(yè)，其運(yùn)送旅客的任務(wù)由機(jī)場(chǎng)班車所取代。英國(guó)的研究與應(yīng)用中國(guó)磁懸浮技術(shù)發(fā)展概覽上海磁懸浮列車專線03運(yùn)營(yíng)效果上海磁懸浮列車專線全程只需8分鐘，是世界第一條商業(yè)運(yùn)營(yíng)的磁懸浮專線。01專線長(zhǎng)度上海磁懸浮列車專線全長(zhǎng)29.863公里，西起龍陽路站，東至浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)。02建設(shè)進(jìn)度2001年3月1日在浦東挖下第一鏟，2002年12月31日全線試運(yùn)行，2003年1月4日正式開始商業(yè)運(yùn)營(yíng)。2003年，長(zhǎng)春客車廠、西南交通大學(xué)和株洲電力機(jī)車研究所聯(lián)合研制開發(fā)四川成都青成山磁懸浮列車線完工。列車研發(fā)該磁懸浮試驗(yàn)軌道長(zhǎng)420米，為后續(xù)的磁懸浮技術(shù)研究提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。試驗(yàn)軌道青成山磁懸浮列車線2009年6月，國(guó)內(nèi)首列具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)實(shí)用型低速磁懸浮列車在北車唐山軌道客車有限公司下線。低速磁懸浮列車完成列車調(diào)試后，開始進(jìn)行線路運(yùn)行試驗(yàn)，標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)具備低速磁懸浮列車產(chǎn)業(yè)化制造能力。線路運(yùn)行試驗(yàn)低速磁懸浮列車產(chǎn)業(yè)化長(zhǎng)沙磁懸浮工程長(zhǎng)沙磁懸浮工程開工2014年5月16日，長(zhǎng)沙磁懸浮工程正式開工建設(shè)，成為我國(guó)第一條完全自主研發(fā)的商業(yè)運(yùn)營(yíng)磁懸浮線。長(zhǎng)沙磁懸浮線開通運(yùn)營(yíng)2016年5月6日，長(zhǎng)沙磁懸浮線開通運(yùn)營(yíng)，進(jìn)一步提升了長(zhǎng)沙市的交通運(yùn)營(yíng)效率，吸引了眾多市民和游客的目光。2022年七月二十日，世界首條高速磁浮列車在山東青島成功下線，標(biāo)志著超級(jí)高鐵時(shí)代的到來。高速磁浮列車具有高速、舒適、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，是未來城市間交通的重要選擇。高速磁浮列車下線高速磁浮列車優(yōu)勢(shì)高速磁浮列車下線謝謝觀看項(xiàng)目一軌道交通發(fā)展史磁懸浮列車技術(shù)深度解析磁懸浮列車的懸浮技術(shù)01磁懸浮列車技術(shù)02電磁懸浮EMSCONTENTS03電動(dòng)懸浮EDS04高溫超導(dǎo)磁懸浮HTSMaglev磁懸浮列車技術(shù)磁懸浮列車技術(shù)氣動(dòng)懸浮列車1969年，法國(guó)在奧爾良郊外建起了世界上第一條18km氣動(dòng)懸浮列車實(shí)驗(yàn)線路，最高速度達(dá)到422km/h。磁懸浮列車原理氣動(dòng)懸浮、聲懸浮、光懸浮和磁懸浮等是主要的懸浮原理，其中氣動(dòng)懸浮與磁懸浮能實(shí)現(xiàn)大尺寸的載重懸浮。氣動(dòng)懸浮問題氣動(dòng)懸浮列車存在運(yùn)行不穩(wěn)定、可控性差等問題，因此相關(guān)研究工作逐漸停滯不前。專利技術(shù)早在1934年，就有相關(guān)專利技術(shù)提出了將磁懸浮原理運(yùn)用于軌道交通工具中，從而形成了一種新型的軌道交通運(yùn)輸方式。磁懸浮列車磁懸浮通過電磁場(chǎng)中電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的電磁力來抵消重力場(chǎng)中物體的自身質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)無接觸懸浮，可控性較強(qiáng)。電磁懸浮EMS電磁懸浮技術(shù)的提出與應(yīng)用磁懸浮技術(shù)的提出20世紀(jì)20年代，德國(guó)工程師HermannKemper提出了磁吸式常導(dǎo)磁懸浮列車（又稱電磁懸浮EMS）的構(gòu)想。常導(dǎo)電磁懸浮的研究70年代開始，英國(guó)的華威大學(xué)、薩塞克斯大學(xué)以及德比鐵路技術(shù)中心開始了常導(dǎo)電磁懸浮的研究。專利的申請(qǐng)1934年，Kemper基于高速磁浮列車概念申請(qǐng)了專利，為后來的磁懸浮列車發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。高速電磁懸浮EMS的代表高速電磁懸浮EMS以德國(guó)Transrapid（TR）系列為代表，現(xiàn)已發(fā)展到了TR09型列車。電磁懸浮系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理電磁懸浮系統(tǒng)（EMS）是一種吸力懸浮系統(tǒng)，通過機(jī)車上的電磁鐵與導(dǎo)軌上的鐵磁軌道相互吸引產(chǎn)生懸浮。電磁懸浮系統(tǒng)常導(dǎo)磁懸浮列車通過調(diào)整懸浮和導(dǎo)向電磁鐵的吸力，與地面軌道兩側(cè)繞組發(fā)生磁鐵反作用將列車浮起。懸浮與導(dǎo)向在導(dǎo)向電磁鐵與軌道磁鐵的反作用下，車輪與軌道保持側(cè)向距離，實(shí)現(xiàn)輪軌在水平方向和垂直方向的無接觸支撐和導(dǎo)向。輪軌無接觸列車懸浮高度一般為8mm，通過高精度電子調(diào)整系統(tǒng)來保證。在停車狀態(tài)下列車仍然可以進(jìn)入懸浮狀態(tài)。懸浮高度EMS電磁懸浮列車的特點(diǎn)與限制EMS電磁懸浮列車?yán)闷胀ㄖ绷麟姶盆F的電磁吸力將列車懸起，懸浮的氣隙較小，一般為10mm左右。電磁懸浮列車的優(yōu)點(diǎn)由于車體采用抱住軌道的方式，其道岔需要采用機(jī)械道岔，存在占地面積大、操作不方便的缺點(diǎn)。道岔結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)EMS電磁懸浮技術(shù)的缺點(diǎn)是懸浮高度較低，對(duì)線路的平整度、路基下沉量及道岔結(jié)構(gòu)方面的要求高。懸浮高度的問題懸浮氣隙的控制需要用一套復(fù)雜的高精度電子調(diào)整系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。電子調(diào)整系統(tǒng)電動(dòng)懸浮EDSEDS技術(shù)起源EDS技術(shù)起源于1966年，由美國(guó)約翰·霍普金斯大學(xué)的JamesPowell教授所發(fā)明。低溫超導(dǎo)材料應(yīng)用日本在EDS技術(shù)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，采用了低溫超導(dǎo)線材開發(fā)了LTSEDS。超導(dǎo)磁體與感應(yīng)電流在超導(dǎo)線圈中通以電流，形成強(qiáng)磁的超導(dǎo)磁體，當(dāng)車載低溫超導(dǎo)磁體沿著軌道水平移動(dòng)時(shí)，軌道側(cè)壁上線圈內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。電動(dòng)懸浮技術(shù)的起源與專利電動(dòng)懸浮技術(shù)的原理與特點(diǎn)EDS懸浮原理EDS懸浮系統(tǒng)選用超導(dǎo)線繞磁體，需用液氦冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)重，技術(shù)復(fù)雜，造價(jià)偏高。健康影響懸浮能耗由于渦流效應(yīng)，EDS懸浮系統(tǒng)的能耗較常導(dǎo)技術(shù)大，因?yàn)榇艌?chǎng)發(fā)散，磁場(chǎng)對(duì)人體與環(huán)境會(huì)有影響。EDS懸浮系統(tǒng)利用超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)電動(dòng)斥力將列車懸起，懸浮氣隙較大，一般為100mm左右。超導(dǎo)磁體與感應(yīng)電流的作用03懸浮條件EDS列車需要達(dá)到一定初始速度(100km/h)才能實(shí)現(xiàn)懸浮，否則無法保證穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。01超導(dǎo)磁體與感應(yīng)電流EDS懸浮系統(tǒng)利用超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)電動(dòng)斥力將列車懸起，懸浮氣隙較大。02懸浮力來源車載低溫超導(dǎo)磁體沿著軌道水平移動(dòng)時(shí)，軌道側(cè)壁上線圈內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生懸浮力。電動(dòng)懸浮技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與局限性

EDS懸浮力EDS懸浮系統(tǒng)利用超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)電動(dòng)斥力將列車懸起，懸浮氣隙較大，一般為100mm左右。磁場(chǎng)影響由于懸浮力為磁斥力，磁場(chǎng)發(fā)散，磁場(chǎng)對(duì)人體與環(huán)境會(huì)有影響，需用液氦冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)重，技術(shù)復(fù)雜，造價(jià)偏高。懸浮能耗由于渦流效應(yīng)，其懸浮能耗較常導(dǎo)技術(shù)大，要求列車達(dá)到一定初始速度(100km/h)才能實(shí)現(xiàn)懸浮。高溫超導(dǎo)磁懸浮HTSMaglev高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)的原理與特性高溫超導(dǎo)體具有強(qiáng)釘扎能力，使得磁力線難以逃離或滲透進(jìn)入超導(dǎo)體內(nèi)。釘扎特性超導(dǎo)電流懸浮導(dǎo)向力液氮溫區(qū)超導(dǎo)性能釘扎特性使得超導(dǎo)體能感應(yīng)出超導(dǎo)強(qiáng)電流，與外磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生懸浮和導(dǎo)向力。超導(dǎo)電流與外磁場(chǎng)的電磁相互作用能產(chǎn)生與懸浮體自身重力相平衡的懸浮力和橫向穩(wěn)定所需的導(dǎo)向力。高溫超導(dǎo)體在液氮溫區(qū)表現(xiàn)出良好的超導(dǎo)性能，簡(jiǎn)化了低溫制冷系統(tǒng)。高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用與組成123車載超導(dǎo)體采用熔融織構(gòu)法制備的圓柱形或方形高溫超導(dǎo)體YBaCuO塊材。車載超導(dǎo)塊材軌道由NdIFcB永磁體和聚磁鐵軛等按一定的結(jié)構(gòu)組裝而成，形成地面永磁軌道系統(tǒng)。地面永磁軌道直線驅(qū)動(dòng)由感應(yīng)或同步直線電機(jī)完成，提供車輛前進(jìn)的動(dòng)力，并確保行駛的穩(wěn)定性。直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高溫超導(dǎo)磁懸浮車的性能與優(yōu)勢(shì)懸浮高度環(huán)保與能耗磁場(chǎng)與輻射未來交通工具高溫超導(dǎo)磁懸浮車的懸浮高度為10～30mm，車體質(zhì)量輕，基建成本低。磁軌道所產(chǎn)生的磁場(chǎng)為靜磁場(chǎng)，低于國(guó)際非電離輻射防護(hù)委員會(huì)1CNIRP推薦的暴露標(biāo)準(zhǔn)。冷卻所需的氮?dú)鈦碜钥諝?，排放又回到空氣，不?huì)造成環(huán)境污染；運(yùn)行能耗低。高溫超導(dǎo)磁懸浮列車被認(rèn)為是一種新型、高效、節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適的未來軌道交通工具。高溫超導(dǎo)磁懸浮列車的影響與前景環(huán)境友好運(yùn)行能耗低磁場(chǎng)輻射低未來交通工具01020304高溫超導(dǎo)磁懸浮列車采用綠色冷卻方式，不會(huì)造成環(huán)境污染。高溫超導(dǎo)磁懸浮列車的運(yùn)行能耗僅為飛機(jī)的1/20，具有較高的能源利用效率。高溫超導(dǎo)磁懸浮列車的磁場(chǎng)輻射低于國(guó)際非電離輻射防護(hù)委員會(huì)推薦的暴露標(biāo)準(zhǔn)。高溫超導(dǎo)磁懸浮列車是一種新型、高效、節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適的未來軌道交通工具。謝謝觀看項(xiàng)目一軌道交通發(fā)展史直線電機(jī)在磁懸浮列車中的應(yīng)用與突破磁懸浮列車的牽引技術(shù)01直線電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)02直線電機(jī)的工作原理CONTENTS03直線電機(jī)對(duì)于磁懸浮列車的牽引推動(dòng)作用直線電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能，而不需任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置。直線電機(jī)直線電機(jī)是20世紀(jì)下半葉電工領(lǐng)域中產(chǎn)生的具有新原理、新理論的新技術(shù)。新技術(shù)直線電機(jī)概述扁平形直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)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(jìn)行工作。圓筒形扁平形直線電動(dòng)機(jī)可以看作是旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)方面的演變，將旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿徑向剖開，然后將電機(jī)的圓周展成直線。盤形演變而來的直線電機(jī)，其初級(jí)和次級(jí)長(zhǎng)度是相等的，為了保持耦合不變，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，將初級(jí)與次級(jí)制造成不同的長(zhǎng)度。直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式圖中演變而來的直線電機(jī)，其初級(jí)和次級(jí)長(zhǎng)度是相等的，由于在運(yùn)行時(shí)初級(jí)與次級(jí)之間要作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，初級(jí)與次級(jí)之間互相耦合的部分越來越少，而不能正常運(yùn)動(dòng)。直線電機(jī)為了保證在所需的行程范圍內(nèi)，初級(jí)與次級(jí)之間的耦合能保持不變，因此實(shí)際應(yīng)用時(shí)，將初級(jí)與次級(jí)制造成不同的長(zhǎng)度。初級(jí)與次級(jí)直線電機(jī)演變過程初級(jí)與次級(jí)長(zhǎng)度的關(guān)系直線電機(jī)演變直線電機(jī)是旋轉(zhuǎn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)方面的演變，將旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿徑向剖開，并將圓周展成直線，得到最原始的直線電機(jī)。由定子演變而來的一側(cè)稱為初級(jí)或原邊，由轉(zhuǎn)子演變而來的一側(cè)稱為次級(jí)或副邊。圖中演變而來的直線電機(jī)，其初級(jí)和次級(jí)長(zhǎng)度是相等的，需保證在所需行程范圍內(nèi)，初級(jí)與次級(jí)之間的耦合保持不變。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，將初級(jí)與次級(jí)制造成不同的長(zhǎng)度，以降低成本并確保運(yùn)行穩(wěn)定。短初級(jí)長(zhǎng)次級(jí)和長(zhǎng)初級(jí)短次級(jí)是常見的制造方式。由于短初級(jí)在制造成本和運(yùn)行費(fèi)用上低于短次級(jí)，因此目前除特殊場(chǎng)合外，一般均采用短初級(jí)。定子與轉(zhuǎn)子制造成本推薦使用初級(jí)與次級(jí)長(zhǎng)度單邊型與雙邊型結(jié)構(gòu)在直線電機(jī)制造時(shí)，僅在一邊安放初級(jí)，這種結(jié)構(gòu)形式稱為單邊型直線電機(jī)。單邊型直線電機(jī)單邊型電機(jī)特點(diǎn)法向吸力作用雙邊型直線電機(jī)單邊型直線電機(jī)一個(gè)最大特點(diǎn)是在初級(jí)與次級(jí)之間存在著一個(gè)很大的法向吸力。法向吸力在鋼次級(jí)時(shí)為推力的10倍左右，在大多數(shù)的場(chǎng)合下，這種法向吸力是不希望存在的。如果在次級(jí)的兩邊都裝上初級(jí)，那么這個(gè)法向吸力可以相互抵消，這種結(jié)構(gòu)形式稱為雙邊型。圓筒形直線電機(jī)圓筒形直線電機(jī)是由旋轉(zhuǎn)電機(jī)演變過來的，其演變的過程如圖所示。圓筒形電機(jī)演變a表示一臺(tái)旋轉(zhuǎn)式電機(jī)以及定子繞組所構(gòu)成的磁場(chǎng)極性分布情況。旋轉(zhuǎn)電機(jī)磁場(chǎng)b表示轉(zhuǎn)變?yōu)楸馄叫沃本€電機(jī)后，初級(jí)繞組所構(gòu)成的磁場(chǎng)極性分布情況。扁平形電機(jī)磁場(chǎng)將扁平形直線電機(jī)沿著和直線運(yùn)動(dòng)相垂直的方向卷接成筒形，這樣就構(gòu)成c所示的圓筒型直線電機(jī)。圓筒形電機(jī)構(gòu)成圓盤形直線電機(jī)圓盤形直線電機(jī)次級(jí)圓盤形直線電機(jī)將次級(jí)做成一片圓盤，初級(jí)放在次級(jí)圓盤靠近外緣的平面上，盤形直線電機(jī)的初級(jí)可以是雙面的，也可以是單面的。圓盤形直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)圓盤形直線電機(jī)的運(yùn)動(dòng)實(shí)際上是一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)，然而由于它的運(yùn)行原理和設(shè)計(jì)方法與扁平形直線電機(jī)結(jié)構(gòu)相似，故仍歸入直線電機(jī)的范疇。直線電機(jī)的工作原理直線電機(jī)的基本工作原理直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的傳動(dòng)裝置，而不需任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。演變而來的直線電機(jī)直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)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(jìn)行工作。旋轉(zhuǎn)電機(jī)與直線電機(jī)的關(guān)系直線電機(jī)是旋轉(zhuǎn)電機(jī)在結(jié)構(gòu)方面的一種演變，可以看作是將一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)沿徑向剖開。直線電機(jī)的應(yīng)用直線電機(jī)在許多領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用，如磁懸浮列車、精密機(jī)床、電磁泵等，以實(shí)現(xiàn)高效、精確的運(yùn)動(dòng)控制。次級(jí)為柵形次級(jí)假定次級(jí)為柵形次級(jí)，次級(jí)導(dǎo)條在行波磁場(chǎng)切割下，將感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流。導(dǎo)條電流與氣隙磁場(chǎng)所有導(dǎo)條的電流和氣隙磁場(chǎng)相互作用便產(chǎn)生電磁推力，使次級(jí)順著行波磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的方向做直線運(yùn)動(dòng)。次級(jí)移動(dòng)速度與轉(zhuǎn)差率次級(jí)移動(dòng)的速度用v表示，轉(zhuǎn)差率用s表示，則s的大小在0與1之間，確保電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。次級(jí)感應(yīng)電流與電磁推力分析直線電機(jī)的應(yīng)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(cè)轉(zhuǎn)向架上的懸浮電磁鐵，和鋪設(shè)在軌道上的磁鐵，在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的吸力是車輛浮起來。01直線電機(jī)應(yīng)用廣泛直線電機(jī)在許多領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用，如磁懸浮列車、精密機(jī)床、電磁泵等。02磁懸浮列車模型常導(dǎo)高速磁懸浮列車模型采用“異性相吸”原理設(shè)計(jì)，是“常導(dǎo)磁吸型”簡(jiǎn)稱“常導(dǎo)型”直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)磁懸浮列車。直線電機(jī)的應(yīng)用與變化精確控制電磁鐵電流直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的初級(jí)繞組裝在車廂底部，次級(jí)反應(yīng)軌由鋁鋼復(fù)合板制成，固定在路基上。懸浮列車的驅(qū)動(dòng)和同步直線電動(dòng)機(jī)原理一模一樣，交流電在線圈中流動(dòng)，使其變成電磁體，與列車上的電磁體相互作用，推動(dòng)列車前進(jìn)。列車頭部的電磁體N極被安裝在靠前一點(diǎn)的軌道上的電磁體S極所吸引，同時(shí)又被安裝在軌道上稍后一點(diǎn)的電磁體N極所排斥。列車前進(jìn)時(shí)，線圈里流動(dòng)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(qū)動(dòng)和同步直線電動(dòng)機(jī)原理列車頭部的電磁體N極線圈里流動(dòng)的電流方向直線電機(jī)對(duì)于磁懸浮列車的牽引推動(dòng)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(shí)現(xiàn)磁懸浮效果。磁懸浮列車模型常導(dǎo)高速磁懸浮列車模型采用“異性相吸”原理設(shè)計(jì)，是“常導(dǎo)磁吸型”（簡(jiǎn)稱“常導(dǎo)型”）直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)磁懸浮列車。直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)構(gòu)成直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的初級(jí)繞組裝在車廂底部，次級(jí)反應(yīng)軌由鋁鋼復(fù)合板制成，固定在路基上。列車懸浮軌道運(yùn)行通過控制電磁鐵電流，使轉(zhuǎn)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(yùn)行。電磁鐵電流控制反應(yīng)軌下面還裝有電磁鐵，從側(cè)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(zhuǎn)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(yùn)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(yīng)電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成123直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的初級(jí)繞組裝在車廂底部，次級(jí)反應(yīng)軌由鋁鋼復(fù)合板制成，固定在路基上。直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)構(gòu)成次級(jí)反應(yīng)軌由鋁鋼復(fù)合板制成，這種材料具有較高的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，能夠提高電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。鋁鋼復(fù)合板制作反應(yīng)軌下面還裝有電磁鐵，從側(cè)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(qū)動(dòng)的關(guān)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(yùn)行，間隙過大或過小都可能導(dǎo)致列車與軌道接觸。列車重力與吸引力轉(zhuǎn)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(qū)動(dòng)的關(guān)鍵。01020304驅(qū)動(dòng)與同步直線電動(dòng)機(jī)原理

直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)懸浮列車采用直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，原理與同步直線電動(dòng)機(jī)相同，交流電在線圈中流動(dòng)，產(chǎn)生電磁力，推動(dòng)列車前進(jìn)。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(diǎn)的電磁體N極所排斥，同時(shí)被靠前一點(diǎn)的軌道上的電磁體S極所吸引。電流方向反轉(zhuǎn)列車前進(jìn)時(shí)，線圈中流動(dòng)的電流方向會(huì)反轉(zhuǎn)，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(dǎo)向系統(tǒng)控制導(dǎo)向系統(tǒng)采用“常導(dǎo)型磁吸式”，在列車側(cè)面安裝用于導(dǎo)向的電磁鐵，與導(dǎo)向軌側(cè)面相互作用，產(chǎn)生排斥力?；謴?fù)正常位置列車發(fā)生左右偏移時(shí)，導(dǎo)向電磁鐵與導(dǎo)向軌的側(cè)面相互作用，產(chǎn)生排斥力，使車輛恢復(fù)正常位置。控制運(yùn)行目的列車運(yùn)行在曲線或坡道上時(shí)，控制系統(tǒng)通過控制導(dǎo)向磁鐵中的電流，達(dá)到控制運(yùn)行目的。導(dǎo)向系統(tǒng)控制穩(wěn)定性謝謝觀看項(xiàng)目一軌道交通發(fā)展史日本技術(shù)引領(lǐng)全球革新超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)01超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用02日本超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)CONTENTS超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用超導(dǎo)磁浮原理將一塊磁鐵放在超導(dǎo)盤上，由于超導(dǎo)盤的排斥力，磁鐵懸浮在超導(dǎo)盤的上方。磁鐵與超導(dǎo)盤超導(dǎo)懸浮在工程技術(shù)中可以被大大利用，超導(dǎo)懸浮列車就是一例。超導(dǎo)懸浮列車使列車懸浮起來，與軌道脫離接觸，這樣列車在運(yùn)行時(shí)的阻力降低很多。懸浮列車的作用沿軌道“飛行”的速度可達(dá)500km/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)列車。懸浮列車的速度超導(dǎo)磁浮優(yōu)點(diǎn)超導(dǎo)磁浮應(yīng)用利用超導(dǎo)磁體實(shí)現(xiàn)磁浮具有質(zhì)量輕、耗電少的特點(diǎn)，適用于高鐵等交通工具。低溫系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)利用超導(dǎo)磁體實(shí)現(xiàn)磁浮在低溫系統(tǒng)方面具有低能耗、客運(yùn)和貨運(yùn)的優(yōu)勢(shì)。推進(jìn)效率高利用超導(dǎo)磁體實(shí)現(xiàn)磁浮可同時(shí)實(shí)現(xiàn)懸浮、導(dǎo)向和推進(jìn)，提高推進(jìn)直線同步電機(jī)效率。懸浮間隙大利用超導(dǎo)磁體實(shí)現(xiàn)磁浮具有懸浮間隙大，一般可大于100mm的特點(diǎn)。速度高利用超導(dǎo)磁體實(shí)現(xiàn)磁浮具有速度高，可達(dá)到500km/h以上的優(yōu)勢(shì)。日本超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)超導(dǎo)磁鐵材料日本超導(dǎo)磁浮列車上使用的超導(dǎo)繞組采用鈮鈦合金制造，在-269℃的溫度下呈現(xiàn)超導(dǎo)狀態(tài)。超導(dǎo)線圈超導(dǎo)線圈放置在低溫容器內(nèi)，上部為液氦冷凍機(jī)，每個(gè)容器需要100L液氦，每年液氦消耗量為百分之幾。磁場(chǎng)極性一個(gè)超導(dǎo)磁鐵共產(chǎn)生4個(gè)N、S極交叉排列的磁場(chǎng)極性，為了提高超導(dǎo)磁鐵的熱效率，還在繞組外面設(shè)置了防熱輻射板。超導(dǎo)磁鐵驅(qū)動(dòng)原理常規(guī)電力機(jī)車通過受電弓從接觸網(wǎng)接受電力，傳送給設(shè)在轉(zhuǎn)向架上的傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)列車行駛。電力機(jī)車牽引方式日本ML超導(dǎo)磁浮列車采用長(zhǎng)定子直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而德國(guó)TR磁浮系統(tǒng)和日本航空的HSST磁浮系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力均設(shè)在車輛的底部。ML超導(dǎo)磁浮列車驅(qū)動(dòng)方式超高速磁浮鐵路采用地面推進(jìn)繞組相互串聯(lián)的分區(qū)設(shè)計(jì)，只在車輛通過該分區(qū)時(shí)繞組才接通電流，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。節(jié)能措施日本超導(dǎo)磁浮車輛通過安裝超導(dǎo)磁鐵，利用前方地面磁場(chǎng)與車輛超導(dǎo)磁場(chǎng)的極性相反而產(chǎn)生吸力，實(shí)現(xiàn)車輛向前運(yùn)動(dòng)。車輛推進(jìn)原理懸浮系統(tǒng)電磁懸浮原理磁浮鐵路利用電磁懸浮、電動(dòng)懸浮的原理將列車懸浮在導(dǎo)軌上方，從而消除了輪軌接觸所引起的摩擦、振動(dòng)等不利因素。日本超高速磁浮列車的側(cè)壁懸浮原理是，當(dāng)車輛高速通過時(shí)，車輛上的超導(dǎo)磁場(chǎng)會(huì)在導(dǎo)軌側(cè)壁的懸浮繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流和感應(yīng)磁場(chǎng)?？刂泼拷M懸浮組上側(cè)的磁場(chǎng)極性與車輛超導(dǎo)磁場(chǎng)的極性相反從而產(chǎn)生引力，下側(cè)極性與超導(dǎo)磁場(chǎng)極性相同而產(chǎn)生斥力，使得車輛懸浮起來。由于導(dǎo)軌產(chǎn)生的懸浮磁場(chǎng)為感應(yīng)磁場(chǎng)，列車運(yùn)行速度越高，則懸浮力越大。當(dāng)列車運(yùn)行速度低于120km/h時(shí)，超導(dǎo)磁浮車輛依靠安裝在轉(zhuǎn)向架底部的車輪支承行駛。側(cè)壁懸浮原理懸浮磁場(chǎng)與速度關(guān)系運(yùn)行速度與懸浮力關(guān)系導(dǎo)向原理導(dǎo)向定義導(dǎo)向是指在橫斷面上保證車輛的中心不偏離軌道中心，傳統(tǒng)輪軌接觸型鐵路，列車的導(dǎo)向是通過輪緣與鋼軌的相互作用實(shí)現(xiàn)的。磁