直线电机系统

4.4直线电机系统到目前为止，我们学过哪些轨道交通控制系统的基础设备？它们分别有哪些功能？复习回顾1掌握直线电机的原理及技术特点2掌握直线电机的分类3了解几种典型的直线电机4了解直线电机在城市轨道交通中的应用学习目标1概述直线电动机与普通旋转电动机都是实现能量转换的机械，普通旋转电动机将电能转换成旋转运动的机械能，直线电动机将电能转换成直线运动的机械能。直线电动机应用于要求直线运动的某些场合时，可以简化中间传动机构，使运动系统的响应速度、稳定性、精度得以提高。直线电动机在工业、交通运输等行业中的应用日益广泛。一、直线电机的原理及其技术特点直线电机可以视为一台旋转电机沿半径方向切开而展平的感应电机。定子（磁铁和线圈）和转子（感应板）分别安装在车辆转向架上和轨道中间的导轨上。一、直线电机的原理及其技术特点一、直线电机的原理及其技术特点2直线电动机传动的特点(1)省去了把旋转运动转换为直线运动的中间转换机构，节约了成本，缩小了体积。(2)不存在中间传动机构的惯量和阻力的影响，直线电动机直接传动反应速度快，灵敏度高，随动性好，准确度高。(3)直线电动机容易密封，不怕污染，适应性强。由于电机本身结构简单，又可做到无接触运行，因此容易密封，可在有毒气体、核辐射和液态物质中使用。一、直线电机的原理及其技术特点(4)直线电机散热条件好，温升低，因此线负荷和电流密度可以取得较高，可提高电机的容量定额。(5)装配灵活性大，往往可以将电机与其他机件合成一体。(6)某些特殊结构的直线电动机也存在一些缺点，如大气隙导致功率因数和效率降低，存在单边磁拉力等等。2两种方式1）定子绕组安装在车辆上，长转子安装在轨道中间的导轨上（轨道结构简单，运营成本低）2）长定子绕组安装在地面上，转子安装在车辆上（不需要给车辆受流，适合高速运行）一、直线电机的原理及其技术特点3技术特点（1）转弯半径小可由一般轮轨系统的200m减至60m（2）爬坡能力强最大爬坡能力可达到6%~8%（3）噪声小一、直线电机的原理及其技术特点1按直线电机定子长度划分（1）长定子（长初级）直线电机定子设置在导轨上高速超高速（2）短定子（短初级）直线电机定子设置在车辆上中低速二、直线电机的分类2按直线电机的磁场是否同步划分（1）直线同步电机LSM一般采用长定子技术转子与定子磁场同步运行（2）直线感应电机LIM一般采用短定子技术转子与定子磁场不同步运行二、直线电机的分类3按驱动方式划分（1）导轨驱动采用长定子直线同步电机LSM一般用于长大干线铁路或城际轨道交通（2）车辆驱动采用短定子直线感应电机LIM一般用于城市轨道交通、中低速磁悬浮及直线电机轮轨铁路二、直线电机的分类1直线感应电动机研究表明，如果以直线感应电动机作为牵引用，最好把初级装在车上，而让轨道本身作为次级三、几种典型的直线电机直线异步电动机的动子有三种形式：(1)磁性动子动子是由导磁材料制成（钢板），既起磁路作用，又作为笼型动子起导电作用(2)非磁性动子，动子是由非磁性材料（铜）制成，主要起导电作用，这种形式电动机的气隙较大，励磁电流及损耗大(3)动子导磁材料表面覆盖一层导电材料，导磁材料只作为磁路导磁作用；覆盖导电材料作笼型绕组三、几种典型的直线电机2直线同步电动机可分为铁芯式和空芯式两大类最普通的直线同步电动机是凸极直线同步电动机三、几种典型的直线电机直线同步电动机在原理上，与相应的旋转同步电机完全一样。六十年代后，由于它作为高速地面运输的推进装置以及八十年代后作为提升装置的动力而变得重要起来。与普通同步电机一样，它具有多相电枢绕组和直流激磁的磁场。直流磁场的激磁方式可以是常规式的（见图4-1），也可以由超导体激磁绕组来激磁，还可以采用永磁体。虽然从原理上看，直线同步电动机作为电枢移动式或是磁场移动式都可以，但似乎后一种型式更实用些三、几种典型的直线电机3直线磁阻电动机它也是一种同步电动机，但它的次级上没有激磁绕组。直线磁阻电动机的推力与旋转凸极同步电动机由于凸极效应而产生转矩的原理是类似的。三、几种典型的直线电机高速磁悬浮列车磁悬浮列车是直线电机实际应用的最典型的例子，美、英、日、法、德、加拿大等国都在研制直线悬浮列车，其中日本进展最快。四、直线电机在轨道交通中的应用直线电机城轨车辆及线路（广铁四号线）四、直线电机在轨道交通中的应用良好的编组灵活性和运营适应性由于直线电机驱动的车辆具有比传统车辆更强的加减速性能，有更高的停车位置控制精度，因此更易实现小编组，高密度，自动驾驶的运行模式。它可以2-6辆灵活编组，适应不同的客运量需要。由于直线电机驱动地铁车辆仍采用钢轮和钢轨来支撑和引导车辆运行，所以仍可采用长期运用成熟的、安全可靠的轨道电路信号系统来实行对列车的信号传输、运行监控和集中调度，运营适应性较好。采用径向转向架，使运行性能大大改善由于采用直线电机系统，没有了旋转动力源和机械变速传动系统，因此有利于采用径向转向架。小而轻的车辆，使转向架的结构简单轻巧，是该系统除直线感应电机外，另一种具有革新性的走行机械设计。四、直线电机在轨道交通中的应用降低振动和噪声由于直线电机驱动的地铁车辆，没有齿轮传动机构的啮合振动和噪声；其次，车轮也不是驱动轮，没有动力轮对与钢轨蠕滑滚动产生的振动和噪声；再加上径向转向架良好的曲线通过性能，避免了过曲线时轮轨冲角带来的振动和噪声。故该型地铁车辆具有振动小，噪声低的优点，有利于环境保护。良好的安全性和可靠性由于直线电机驱动地铁车辆是典型的非黏着驱动方式，牵引-制动性能发挥不依赖于环境，是一种全天候的运载工具。直线电机驱动的电磁力的分力使轮轨间产生一定的附加压力，有利于提高轮轨运动的稳定性，因此其安全性指标较高。再加上取消了旋转电机驱动所必须的滚动轴承、传动齿轮，磨耗小，大大提高了车辆运行的可靠性和可维护性，维修工作量较小，维护成本较低。四、直线电机在轨道交通中的应用1直线电机的原理及技术特点2直线电机的分类3几种典型的直线电机4直线电机在城市轨道交通中的应用小结简述直线电机的工作原理简述直线电机的分类布置作业