城轨交通中直线感应牵引电机的性能提升研究
试析直线电机轨道交通牵引传动系统研究
试析直线电机轨道交通牵引传动系统研究摘要：近年来，越来越多的人们开始认识到城市轨道交通的重要性，因此我国大力推进城市轨道交通建设，直线电机轨道交通系统在我国得到了长足的发展。
本文主要研究探讨了直线电机轨道交通中的牵引传动系统。
关键词：直线电机；轨道交通；牵引传动系统近几十年来，世界各国都在不断推进城市化建设进程，其中城市轨道交通系统是建设和发展的重点之一，各国的工程师都对城市轨道交通系统进行了系统深入的研究，采用直线电机传动的城市轨道交通系统就是研究内容之一。
直线电机车辆减少了车辆摩擦和振动噪声，解决了维护运行成本，降低工程造价，因此其在城市轨道交通中的应用越来越广泛，研究其牵引传动系统也存在非常重要的现实意义[1]。
一、直线电机轨道交通系统的发展和现状随着城市化进程的加快，城市的交通问题日益成为城市建设发展的重点研究工作，城市化建设的发展和高新现代科技的研究对城市轨道交通的建设提出了更高的要求。
在城市轨道交通系统中，虽然传统的牵引制动模式技术成熟，应用较多，但是它限制了车辆的速度性能，振动噪声较大，不能适应新的运行特点，所以人们开始研究新的技术模式。
直线感应电机运载系统开始进入人们的视线。
直线感应电机运载系统在城市轨道交通中的应用不同于磁悬浮，这种系统仍然使用铁轨作为支撑导向，只是利用直线感应电机进行驱动[2]。
近几十年来在世界得到了良好的发展。
目前在世界上投入商业运营的直线感应电机驱动线路已有10条（如图1所示），直线感应电机运载系统正逐渐成为城市轨道交通的重要模式。
图1 世界投入商业运营的直线感应电机运载系统线路直线感应电机驱动的城市轨道交通车辆具有以下优点：（1）车辆不受轮轨黏着因素的限制，可以获得较强的起动、加速、减速动力性能，在比较恶劣的轨面条件和环境下也能保持优越的性能。
（2）直线感应电机取代了旋转电机，提高了车辆的运行稳定性和曲线通过性能，便于车辆小型化。
（3）容易避开在建和规划中的施工路线，降低土建工程造价。
用于高速磁悬浮列车的直线同步电机性能分析的开题报告
用于高速磁悬浮列车的直线同步电机性能分析的开题报告一、研究背景磁悬浮列车是一种利用磁力原理进行悬浮并利用电磁动力推进的列车。
相比传统铁轨列车，磁悬浮列车具有更高的行驶速度、更大的运行能力和更好的乘坐舒适度等优势。
直线同步电机是磁悬浮列车上的关键部件之一，是实现列车行驶的必要条件之一。
因此，对直线同步电机的性能进行深入的研究和分析具有很高的实用价值。
二、研究目的本研究旨在深入分析和研究直线同步电机在磁悬浮列车上的性能表现，探讨其在列车行驶过程中所表现出的各种特点，并提出有效的改善措施，以提高磁悬浮列车的运行效率和乘坐舒适度。
三、研究内容1. 直线同步电机的工作原理及基本特性分析。
2. 建立直线同步电机数学模型，分析其运动特性、电磁特性等。
3. 根据直线同步电机数学模型，分析其在磁悬浮列车中的运行特点，并进行仿真模拟研究。
4. 根据仿真数据，分析磁悬浮列车在运行中所遇到的问题，提出针对性的改善和优化措施。
5. 实验验证直线同步电机在磁悬浮列车中的性能表现，探讨其实际应用效果，并进行评估分析。
四、研究意义1. 为磁悬浮列车的提高运行效率和乘坐舒适度提供了理论支持和技术措施。
2. 为直线同步电机的改进和优化提供了实用性研究结果。
3. 为我国高速铁路技术的发展提供了有益的经验和参考。
五、研究方法本研究将采用理论研究和实验验证相结合的方法，主要包括理论分析、仿真模拟、实验验证等。
六、研究预期结果通过本研究，预期可以探讨直线同步电机的性能表现和磁悬浮列车的运行特点，提出有效的改善和优化措施，为磁悬浮列车的发展和我国高速铁路技术的进步提供帮助。
七、研究进程安排本研究计划分为以下阶段进行：第一阶段：研究直线同步电机的工作原理及基本特性，建立数学模型。
第二阶段：根据数学模型，对直线同步电机的运动特性、电磁特性等进行分析，并进行仿真模拟研究。
第三阶段：根据仿真数据，分析磁悬浮列车运行中所遇到的问题，并提出改善和优化措施。
城轨交通中直线感应牵引电机的设计与特性计算
城轨交通中直线感应牵引电机的设计与特性计算直线感应电机具有非常优越的特点,如爬坡能力强、转弯半径小、无中间传动装置等。
但就电机本体性能而言,仍然存在很多问题,如效率低、存在侧向力和法向力、有横纵端部效应等。
所以直线感应电机的设计和分析就十分重要。
本文,基于直线感应电机一维理论,建立了直线感应电机的等效电路,并根据等效电路对直线电机的推力、效率、功率因数等性能指标进行了解析计算。
但通过一维理论求得的等效电路并不能求出法向力,所以又建立了多层行波理论模型,从而求得法向力。
为了对直线电机进行深入分析,提出了次级阻抗角概念,并对该角进行解析计算,以及分析了该角对电机推力、法向力、涡流损耗的影响。
通过直线电机的等效电路,编写了 Matlab程序,设计出一台直线感应电机。
然后,用三维建模软件,搭建了滚筒型直线电机测试平台,对传感器的位置进行了确定,从而可以测出推力、及法向力。
并对测试平台在受到机械应力的情况下发生形变的大小,进行了仿真计算,以验证直线电机测试平台的可行性。
为了更进一步对电机的电磁特性进行析,采用有限元法对电机内的电磁场和次级铝板上的涡流分布进行了精确的计算,从而得到磁场、涡流在铝板表面上的分布图,并分析磁场、涡流与三维力之间的关系,得到铝板表面洛伦兹力各个分量的分布图。
之后同样采用有限元法,对直线电机发生侧向偏移时,这一特殊工况进行了分析,得出偏移情况下磁场、涡流以及洛伦兹力在铝板的分布。
并提出电流密度纵向分量畸变率、磁密法向分量畸变率和侧向力畸变率,并对各量进行计算分析。
最后,直线感应电机的效率较低,是制约其发展的一个主要的因素。
为了提升电机的性能,本文采用遗传算法对帽形次级直线电机进行优化设计,以能够确定帽形次级结构参数的四个变量为优化变量,推力、效率、功率因数、次级重量为优化的目标函数,在考虑约束的条件下,对电机进行了优化设计,并成功提升了电机的性能。
浅析现代轨道交通车辆电气牵引技术
浅析现代轨道交通车辆电气牵引技术
随着现代轨道交通技术的发展，车辆电气牵引技术也得到了不断的改进和提高，拥有了更高效、更节能、更环保等多种优点。
首先，现代轨道交通车辆电气牵引技术采用了可调速电机作为动力源，并且实现了对电机的高效控制。
相比于传统的电阻调速方式，可调速电机具有功率因素小、噪音低、启动平稳等优点，在牵引力的控制方面也具有更大的优势。
其次，现代轨道交通车辆电气牵引技术还广泛采用了能量回馈技术，即将制动时的能量回收并储存，再利用该能量补充车辆运行时的动力需求。
这样不仅可以减少能源浪费，降低能源成本，还可以减少对环境的污染。
此外，现代轨道交通车辆电气牵引技术还采用了智能化控制技术，通过精确的系统控制，实现了牵引力的精细调节和优化管理。
同时，这种技术还可以对车辆的运行状态和故障进行自动监测和诊断，提高了车辆的可靠性和安全性。
总的来说，现代轨道交通车辆电气牵引技术在提高车辆行驶效率、降低能源消耗、保护环境、提高安全性等方面有着重要的作用。
随着科技的不断进步和应用，这种技术在未来还会不断发展和完善，成为现代轨道交通发展的重要推动力。
《城市轨道交通用直线感应电机研发》
《城市轨道交通用直线感应电机研发》篇一一、引言随着城市化进程的加快，城市轨道交通逐渐成为解决城市交通拥堵、提升公共交通效率的重要手段。
而作为城市轨道交通的核心动力系统，直线感应电机（Linear Induction Motor，简称LIM）的研发与应用，对于提升城市轨道交通的运营效率、安全性和可靠性具有极其重要的意义。
本文将重点介绍城市轨道交通用直线感应电机的研发情况，探讨其发展现状及未来趋势。
二、直线感应电机的基本原理与特点直线感应电机是一种将电能直接转换为直线运动动能的装置，其基本原理与旋转电机相似，但结构和工作方式有所不同。
直线感应电机具有以下特点：1. 结构简单：直线感应电机结构相对简单，维护方便，可降低运营成本。
2. 高效节能：直线感应电机在运行过程中能量损失较小，具有较高的能效比。
3. 快速响应：直线感应电机具有较好的动态性能，可满足城市轨道交通快速、准时、安全的需求。
三、城市轨道交通用直线感应电机的研发进展随着科技的不断进步，城市轨道交通用直线感应电机的研发取得了显著成果。
以下是几个方面的研发进展：1. 优化设计：通过改进电机结构、优化磁场分布等手段，提高直线感应电机的性能，降低能耗。
2. 智能控制：引入智能控制技术，实现电机的精确控制，提高电机的运行效率和稳定性。
3. 高效驱动：开发高效的驱动系统，使直线感应电机在城市轨道交通中能够提供持续、稳定的动力。
4. 安全可靠：在保障性能的前提下，确保电机具有较高的安全性和可靠性，以应对复杂多变的城市交通环境。
四、城市轨道交通用直线感应电机的应用前景随着技术的不断进步和成本的降低，城市轨道交通用直线感应电机的应用前景广阔。
以下是几个方面的展望：1. 推动绿色交通发展：直线感应电机具有高效节能的特点，有助于推动城市绿色交通的发展。
2. 提高运营效率：通过引入智能控制技术，实现电机的精确控制，提高城市轨道交通的运营效率。
3. 拓展应用领域：除了在城市轨道交通中应用外，直线感应电机还可应用于物流、仓储等领域，为相关行业提供动力支持。
轨道交通中的直线感应电机
轨道交通中的直线电机摘要：近年来城市轨道交通高速发展，对缓解城市交通压力起到了重要作用。
直线电机牵引系统由于结构简单、系统能耗小、造价低等优点，在轨道交通中得到越来越广泛的应用。
本文简单介绍了直线电机的原理和常见种类，对直线电机在轨道交通中的应用情况作了概括。
关键词：轨道交通，直线电机0 引言城市交通在城市的发展过程中愈来愈重要，甚至成为制约城市发展的瓶颈。
轨道交通系统作为现代化大都市的标志之一，是城市客运的骨干系统，将引导城市空间布局的演化，在城市交通中占据突出位置。
随着科技的进步，轨道交通不仅在速度、密度、重量等性能方面有了很大提高，而且牵引方式也发生了巨大的变革。
直线电机牵引系统因造价低、线路适用性强、养护维修简单、噪音低等优点，在轨道交通中得到了广泛应用。
1 直线电机的原理直线电机是将旋转电机的定子和转子纵向剖开并横向展平，定子在相应于转子移动的长度方向上延长，转子通过一定的方式被支承起来，并保持稳定，形成转子和定子之间的空隙。
旋转电机的定子和转子分别对应于直线电机的初级和次级。
在实际应用中，为了保证在整个行程初级和次级的耦合不变，一般将初级和次级制造成不同的长度。
与旋转电机类似，直线电机通入三相交流电后，会在初级和次级的气隙中形成磁场，如果不考虑端部效应，这个磁场在直线方向应当是成正弦分布的，只是每个磁场是平移而不是旋转的，所以有的成为行波磁场，行波磁场与次级相互作用便产生电磁推力，这就是直线电机的工作原理。
图1 直线电机原理示意图2 轨道交通中直线电机的主要形式直线电机的初级和次级分别对应着旋转电机的定子和转子。
按初级和次级结构形式等的不同，轨道交通中直线电机的常见结构可以分为4类：短初级单边直线电机、短次级单边直线电机、短初级双边直线电机和短次级双边直线电机。
其中短初级是将电机初级放在车上，次级放在地面上，而短次级则是把电机初级放在地面上，次级放在车上。
单边是指一台电机有一个初级绕组，双边是指一台电机有两个对称的初级绕组。
交通牵引大功率单边直线感应电机性能研究
徐伟 ， 汪旭东 ， 袁世鹰
（ 河南理工大学 电气工程与 自动化学 院 河南 焦作 ， ５０ ０ ４ ４０ ）
摘
要 ： 单 边直 线感 应 电机 （ ｕＭ） 隙磁 密方 程 入 手 ， 从 Ｓ 气 引入 绕组 函数 方 法 ， 次 级 绕组 分为 基 将
波和边 端 效应 波分量 。根 据初级 绕 组分布 ， 导 出两相 静止 坐标 下 的初 级 绕组 函数 ， 出次级 绕组 推 解
维普资讯
第 １ ２卷
第 ４期
电 机 与 控 制 学 报
ＥＬＥＣＴＲＩ Ｃ Ｍ ＡＣＨ Ｉ ＥＳ ＡＮ Ｄ ＣＯ ＮＴＲ ＯＬ Ｎ
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ４ １１ ．
２０ ０ ８年 ７月
Ｊ ｌ ０ ８ ｕｙ ２ ０
交 通 牵 引 大 功 率 单 边 直 线 感 应 电机 性 能 研 究
Ａｂ ｔａ ｔ Ｂ ｓ ｄ ｏ ｉ ｇ ｐ ｍａ ｎ ｔ ｕ ｅ ｓ ｙ ｅ ｕ ｔ ｎ ， ｎ ｉ ｇｆ ｎ ｔ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｉ ａ ｏ ｔｄ ａ ｄ ｓ ｃ ｓｒ ｃ ： ａ ｅ ｎ ａ ｒ ａ ｇ ｅｉ ｆ ｘ ｄ ｎ ｉ ｑ ａｉ ｓ ｗｉ ｄ ｎ ｃｉ ｔ ｏ ｓ ｄ ｐ ｅ ｎ ｅ — — ｃｌ ｔ ｏ ｕ ｏ
值 和 测量值 。结果表 明 ， 绕组 函数 法能较好 地描 述 边 端 效应 ， 到 的稳 态推 力 、 率和 试 验基 本 吻 得 效
城轨车辆直线电机的运行能耗与气隙调整
３ 气隙 的调 整与测 量
３ １ 气隙的调 整 ．
综上所述 ， 直线 感 应 电机 气 隙 的调 整直 接对 电机 效率产生影 响 ， 随着 气 隙的减 小 ， 电机 的效 率会 提 高 ， 牵引 能耗 会 降低 。气 隙 的调 整 ， 涉 及 牵 引 逆 变 器 将 （ Ｖ Ｆ 的牵引控制参数的调整 。 Ｖ Ｖ ）
内电 艮 各 部磁 鹏
应的影响甚至 比气 隙的影 响还要大 ，【 ｆ嗣 ｆ 】
舣 ’ ＿ Ｌ
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作 介 冀 者 简 程
４ 结 语
直线感应 电机 是 一项新 型 的驱 动技 术 ， 电机 定 将 子和转子分开布置 ， 不仅可 以减 轻列 车的质量 ， 且也 而 降低牵引 电机 的 Ｅ常维 护工作 量 ， 是对 电机定 子与 ｔ 但 感应板 气 隙的 配合 要 求提 高 了。由 于车 辆 的 牵 引特
性 、 对 的磨 耗 、 应 板 布 置 的 不 连 续 和气 候 温 差 的 变 轮 感
测量不 受 外 部 环 境 因素 （ 磁 场 、 尘 、 照 等 ） 如 灰 光 干 扰， 其测量 值既 可转变成 ０～ ５Ｖ的电压信 号 ， 可 变 也 成 ０～ ０ｍ ２ Ａ的电流信号 （ 视测量者需求而定 ） 对于信 ，
号的后期处理较为简单 ， 而且价格低廉 ， 备工作 情况 设 稳定 ， 是气隙测量的首选方法 。在测量 时 ， 以将 涡流 可
化等 因素 的影 响 ， 隙值会发 生改变 ， 大会造 成牵引 气 过
直线电机在城市轨道交通系统中的应用
直线电机在城市轨道交通系统中的应用摘要：介绍了直线电机工作原理和直线电机电动车特点，以及日本利用直线电机的地铁和常导磁悬浮交通系统发展的概况。
城市交通在城市的发展过程中愈来愈重要，而城市轨道交通占据突出的位置。
由于近年来科学技术的发展和进步，包括地铁、轻轨交通、单轨交通、新交通系统以及磁悬浮交通系统等城市轨道交通的形式变化多样。
在改善城市交通的时候，各个城市根据自己城市的具体特点选择交通系统的范用也更宽。
安全、舒适、髙密度运行，通过引入新技术达到节能，保护环境，降低成本，从结构和性能上采取措施，不断进行改进，保持先进性是城市轨道交通存在的价值。
在城市轨道交通系统中，根据车辆的特点，采用直线电机作为驱动电机又提供了一种新的选择。
1直线电机的工作原理通常，电动机是旋转型的。
立子包围着圆筒形的转子，左子形成磁场，在转子中流过电流，使转子产生旋转力矩。
而直线电机则是将两个圆简形部件展开成平板状，而对而，泄子在相应于转子移动的长度方向上延长，转子通过一左的方式被支承起来，并保持稳泄，形成转子和定子之间的空隙。
直流电机、感应电机、同步电机等都可做成直线电机，但是，直流电机在结构上无法做成无整流子型，所以，直线电机一般为感应电动机和同步电动机。
这些交流电动机的1次侧有作为左子侧的，也有作为转子侧即移动体侧的。
例如，超导磁悬浮中，同步电动机的泄子（地上）是1次侧，旋转磁场在地上務动；而地铁的直线电机，感应电动机的旋转磁场装在车上，2次侧固左在地上。
前者的空隙靠左右导向线圈保持，而后者靠车轮保持。
产生推进力的原理与电动机产生力矩的原理一样，在直线电机地铁中，安装在转向架上的直线电动机沿前进方向产生移动磁场。
让面对该磁场、安装在地上的反作用板（相当于2 次线圈）中通过2次电流（涡电流），由这个2次电流切割磁场产生的力作为反作用力，安装在转向架上的直线电动机得到推进力。
直线电机的基本缺点是很难将左子与转子空隙做成象旋转式电机那么小，旋转式是无限循环的，而宜线电动机是有端头的。
城轨车辆牵引电机性能试验装置的设计与应用
城轨车辆牵引电机性能试验装置的设计与应用摘要：牵引电机是城轨车辆牵引系统的主要部件，其运行质量直接影响着车辆的牵引性能以及车辆运行安全，本文结合城轨车辆牵引电机的主要技术参数，介绍了牵引电机性能试验装置的结构组成以及工作原理，从硬件、软件系统对试验装置进行设计，从而实现车辆牵引电机各工况性能试验。
关键词：轨道交通；牵引电机；性能试验1 引言目前我国所运行的城轨车辆多数采用交流传动技术，各个城市轨道交通随着列车运营线路及运营里程的增加，城轨车辆已逐步进入架修及大修修程，牵引电机是牵引系统重要部件，在进入架修或大修阶段车辆已经运行一定里程，必须对列车牵引电机进行检修，以保证其正常运行，为了评价牵引电机性能及使用情况，检修过程中需要对牵引电机进行各项性能试验。
结合城轨车辆牵引电机主要技术参数机使用工况，本试验装置主要完成牵引电动机的空载试验、堵转试验、负载试验、工频耐压试验等。
2牵引电机试验装置设计原理牵引电机性能试验台主要由控制柜、变压器、感应调压器、变频器、后台计算机、打印机以及牵引电机安装平台等部分组成。
试验装置中变频调速系统采用矢量控制，设备主要由升压变压器，双输入变频器，被试交流牵引电机，陪试他励发电机等组成。
试验装置三相工作电源由供电柜引入试验设备输入端，通过主断路器接至主升压变压器，然后引入具有开放式直流母线的特制双输入变频器的三相交流电源输入端，变频器三相输出端连接被试电机为其提供动力。
试验中被试电机拖动发电机旋转，陪试发电机所发电能经整流滤波后反馈给变频器直流母线端。
牵引电机试验原理如图1所示。
图1交流牵引电机试验原理图3牵引电机试验装置硬件、软件设计3.1牵引电机试验装置硬件系统1）试验电源：由变频器把50HZ交流电转变为符合电动机试验要求的交流电输出给感应调压器，经升压变压器升压后对牵引电机提供稳定的电源保证。
2）模拟量检测装置（电压、电流传感器）：用于对实验对象参数性能进行检测。
城轨车辆直线牵引电动机原理和案例分析
4)噪声低。直线电机电梯没有减速器、旋转 电机及液压油泵运转时所产生的噪音，也没有钢 丝绳和曳引轮之间摩擦所产生的噪声，而且钢丝 绳的寿命也会大大提高。
3、 结构与原理
（1）直线异步电动机结构 定子：带齿槽的电工钢片叠成，槽里嵌有绕组 转子：非磁性体(铜板或铝板)和磁性体(钢板)构成的复合金属板。
直线牵引电动机原理分析
一、直线牵引电机工作原理
直线电机可认为是旋转电机在结构方面的一种演变
图2-50 直线异步电动机结构原理图
由于用直线运动取代了旋转运动，因此称之为直线电动机。
1、直线电机特点：
（1） 无旋转部件，呈扁平形，可降低城轨车辆的高度。 （2） 能够非接触式的直接实现直线运行，因此可不受粘着的
3.4 用于长距离的直线传输装置
(1)运煤车
图3.27所示为直线电机运煤车示意图。矿井 运煤轨道一般很长，每隔一段距离，在轨道中间 安置一台直线感应电动机的初级。一列运煤车由 若干矿车组成，每台矽车的底部装有铝钢复合次 级。直线电机的初级依次通电，便可把运煤车向 前推进。
(2)新型电梯 图3.16所示的永磁式直线同步电动机矿井提
5、边缘效应
直线电机是长直、两端开断的结构，存在 始端和终端，引起了边缘效应(端部效应)。
① 静态纵向边缘效应 ② 动态纵向边缘效应 ③ 横向边缘效应
在气隙中出现脉振磁场 在横向的边缘区域磁场削弱， 和反向行波磁场，运行过程 造成空载气隙磁场横向分布的不 中将产生阻力和增大附加损 均匀，这是第一类横向边缘效应。 耗。这种效应当初、次级相 次级导体板对电流分布及气隙 对静止时也存在，因而称为 磁场密度沿横向分布的影响，称 静态纵向边缘效应，纵向即 为第二类图横2-向61直边线缘电机效行应波磁场 磁场移方向动上的的涡方流向分布。
直线电机在城市轨道交通系统中的应用
直线电机在城市轨道交通系统中的应用[摘要]对于各类的超高速和精密的机床而言，直线电机一直以来都是理想的传动方式，这主要是因为结构简单、动态响应快、速度和加速度大、精度高、振动和噪声小等是直线电机直接驱动系统所具有的优点。
该片文章简单地介绍了直线电机的工作原理以及其在城市轨道交系统中的一些应用情况，并对直线电机的未来发展趋势进行了阐述，了直线感应电动机的应用特点及在国内外各行各业的应用情况，介绍了直线电机的发展方向。
在不久的将来，传统的驱动模式必定会被即将在社会生活各个领域得到广泛的应用直线电机直接驱动模式所代替将替，这是时代发展的趋势所在。
【关键词】直线电机；工作原理；特点；城市轨道交通；应用近几年来，随着科学技术的发展和进步以及高速发展的自动控制技术和微型计算机的不断应用，进给速度、加速度、快速定位精度等与各类自动控制系统相关的各方面已经不能再满足应用的需求，所以对此提出了更高的要求。
直线电机城市交通在城市的发展过程中得到越来越广泛的应用，变得愈来愈为重要，尤其是在形式变化多样的城市轨道交通中所占据的位置就更为突出。
城市轨道交通主要包括了地铁、轻轨交通、单轨交通、新交通系统以及磁悬浮交通系统等，各个城市在改善城市交通的时候应该根据自己城市的具体特点选择交通系统，这样会使得选择的范围更为广泛。
从结构和性能上采取通过引入新技术达到节能的措施，城市轨道交通存在的价值就是通过不断保持先进性以及不断进行以求能够保护环境，降低成本，以使车辆能安全、舒适、高密度地运行。
1.直线电机的工作原理和特点1.1直线电机的工作原理直线电机的工作原理，简而言之，就是利用电磁的原理将电能转换为直线运动的一个过程。
在实际的应用中直线电机在运行过程中一般将初级和次级制造成不同的长度，这样做主要的原因时为了保证在整个行程初级和次级的耦合不变。
旋转电机电机通入三相交流电后，会在初级和次级的气隙中形成磁场，直线电机通入三相交流电后与旋转点击类似，也能形成磁场如果不考虑端部效应，在直线方向应当是成正弦分布的每个磁场并不是旋转的而是平移的，有的就成为了行波磁场，之所以能产生电磁推力，也正是因为行波磁场与次级的相互作用。
直线电机系统在城市轨道交通中的应用研究
3
直线 电机 系统在城市轨道交通中
的应 用
在地铁建设 中，采用直线电机列车可降低开凿
[2l 吴俊泉. 直线电 机在温哥华Skytrain 系统中的应用及发
展. 《 机车电传动》. 2/ 2003. [3l 张振生. 直线电机城市轨道交通车辆综述. 《 变流技术
与电力牵引》. 4/ 2003.
地下隧道的成本， 从而对降低整个地铁的建设成本
盘制动作为进一步的停车制动。每辆车还安装有 4
装在地上的反作用板 (相当于二次线圈) 中通过二 次电流 (涡电流) 转向架上的直线电机得到
个磁轨制动器，通电后 ， 产生巨大吸力与轨道吸附，
与旋转电机相比，直线电机的形状平坦，因而可以
可提供紧急制动。避免了采用空气压缩机带来的价
1985
19 86 ~
20 02
加拿大多伦多
加拿大温哥华
5 1.4
半径可减少到为80m， 有利于选线， 避开地下和地
面建筑物， 减少拆迁工作量， 降低工程造价。
1987
1990 1991
美国底特律
日本大阪市营地铁 7 号线 日本东京都营地铁 12 号线
4.8
52 38.7
2 . 5 直线电机与感应板之间气隙高度的控
格高、噪声大的缺点， 也减少了对制动闸瓦的维护。
降低车辆地板面高度和减少整个车辆尺寸， 但这并
不影响车辆内部的空间，即不会对旅客带来不便。
2 .4 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，使转向架结构简单轻巧 ，是该系统
动机沿前进方向产生移动磁场。让面对该磁场、安
浅探直线电机牵引性能优化分析
浅探直线电机牵引性能优化分析1 概况直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的电力传动装置，这种电动机通入交流电或直流电后，通过电与磁的相互作用就能产生直线运动推力。
直线电机有着相当明显的优点：（1）结构简单；（2）特别适宜告诉运行；（3）散热条件比较好；（4）适应性比较强；（5）速度和推力比较容易控制；（6）具有某些独特用途。
但是，直线电机也有着明显的缺点，比如：（1）直线感应电动机因为气隙比较大，在加上由于铁芯开断引起的端部效应将在电机内部产生一些额外的损耗；（2）当滑差率为常数时，直线感应电动机的速度将正比于极距和电源频率的乘积，而电机的极距因受结构和工艺的限制，不能太大，也不能过小，所以在直线感应电动机的速度就被限制在某一范围内；（3）直线感应电动机的气隙磁通密度比普通旋转感应电动机要低一些，于是它每单位重量所产生的推力和功率指标较低。
2 直线电机参数计算2.1直线电机气隙磁场等效按直线感应电机理论，受电机边端效应的影响，当电机运行时，在每台电机的入端产生“入端效应波”而在出端产生“出端效应波”。
入端效应波使电机的入端磁场被削弱而出端效应波使电机出端磁场被增强。
显然各台电机的气隙磁场的幅值沿电机长度的分布是变化的，各台电机的气隙磁场不能连续。
此外，为削弱磁势的空间谐波的影响，电机均采用双层短距绕组结构，电机端部绕均为半槽组结构，这更使得电机的入端气隙磁场削弱更为显著。
在图1中，将各直线电机间的距离缩短，它们只受车辆转弯的约束。
当电机运行时，由于电机间的距离短，电机的出端气隙磁场可以进入下一台电机的入端，从而使第二台电机的入端磁场增强。
于是各台电机的磁场就能够实现连续并保持磁场的幅值为常数。
在传统车辆中各电机的端部效应也就降低到原来的1/N，N是电机的串联台数。
电机的效率因端部效应的削弱而增高。
若电机的气隙磁场按图1那样分布，这表明它与一台等效的长初级电机等效。
若采用合适的绕组布置方式，这台等效“长”电机的功率可以提高，所以，可以部分解决传统直线电机效率低的问题。
《城市轨道交通用直线感应电机研发》
《城市轨道交通用直线感应电机研发》篇一一、引言随着城市化进程的加速，城市交通拥堵问题日益突出，轨道交通作为城市交通的重要组成部分，其高效、快捷、环保的特性受到越来越多的关注。
而直线感应电机技术作为一种新型的电力牵引技术，其高效率、低能耗等优点在轨道交通领域得到了广泛的应用。
因此，开展城市轨道交通用直线感应电机的研发具有重要的现实意义和应用价值。
二、直线感应电机技术概述直线感应电机是一种将电能直接转换为直线运动动能的电机，其工作原理与旋转电机相似，但输出的是直线运动，具有结构简单、运行平稳、可靠性高等优点。
在轨道交通领域，直线感应电机被广泛应用于地铁、轻轨等轨道交通系统中，成为城市交通的重要动力来源。
三、城市轨道交通用直线感应电机的研发（一）研发背景及意义随着城市轨道交通的快速发展，对电力牵引系统的要求也越来越高。
传统的旋转电机在轨道交通领域的应用已经逐渐暴露出能耗高、维护成本高等问题。
而直线感应电机具有高效率、低能耗、长寿命等优点，是解决这些问题的重要途径之一。
因此，研发适合城市轨道交通的直线感应电机具有重要的现实意义和应用价值。
（二）技术原理及特点城市轨道交通用直线感应电机的技术原理是基于电磁感应原理，通过磁场与导体的相互作用，将电能转换为机械能。
其特点包括高效率、低能耗、长寿命、低噪音等。
此外，直线感应电机还具有响应速度快、启动转矩大等优点，能够满足城市轨道交通的高效、快速、安全运行需求。
（三）研发内容及方法城市轨道交通用直线感应电机的研发主要包括以下几个方面：1. 优化设计：通过对电机结构、材料、电磁设计等方面的优化设计，提高电机的性能和可靠性。
2. 制造工艺：研究适合直线感应电机的制造工艺，包括材料选择、加工工艺、装配工艺等。
3. 控制系统：研究电机的控制系统，包括控制策略、控制算法、控制系统硬件等方面，实现电机的精确控制和高效运行。
4. 测试验证：通过实验测试和验证电机的性能和可靠性，确保其满足城市轨道交通的运行需求。
《城市轨道交通用直线感应电机研发》范文
《城市轨道交通用直线感应电机研发》篇一一、引言随着城市化进程的加快，城市轨道交通系统日益成为人们出行的重要选择。
直线感应电机作为城市轨道交通的核心设备，其性能的优劣直接关系到轨道交通的运行效率和舒适度。
因此，研发高性能的直线感应电机对于提升城市轨道交通的运营水平具有重要意义。
本文将探讨城市轨道交通用直线感应电机的研发背景、现状及未来发展趋势。
二、直线感应电机研发背景直线感应电机是一种将电能直接转换为直线运动动能的设备，具有结构简单、维护方便、运行效率高等优点。
在城市轨道交通中，直线感应电机被广泛应用于地铁、轻轨等轨道交通系统中，为列车提供动力。
随着城市交通拥堵问题的日益严重，城市轨道交通的发展越来越受到重视，对直线感应电机的性能要求也越来越高。
三、直线感应电机研发现状目前，国内外对直线感应电机的研究主要集中在提高其运行效率、降低能耗、提高可靠性等方面。
在技术方面，采用了先进的电磁设计、材料科学、控制技术等手段，使直线感应电机的性能得到了显著提升。
同时，国内外研究者还在不断探索新的技术和材料，以进一步提高直线感应电机的性能。
在应用方面，随着城市轨道交通的快速发展，直线感应电机的应用范围也在不断扩大。
例如，新型的城市轨道交通系统采用了更加先进的直线感应电机技术，提高了列车的运行速度和舒适度。
此外，直线感应电机还广泛应用于电动汽车、磁悬浮列车等领域，为推动相关产业的发展做出了重要贡献。
四、直线感应电机研发的挑战与机遇尽管直线感应电机在城市轨道交通中得到了广泛应用，但仍面临一些挑战和机遇。
挑战主要来自于技术、成本和市场需求等方面。
首先，随着技术的不断发展，对直线感应电机的性能要求越来越高，需要不断进行技术创新和改进。
其次，降低成本是提高直线感应电机竞争力的关键因素之一。
最后，市场需求的变化也对直线感应电机的研发提出了新的要求。
机遇主要来自于市场的扩大和技术的进步。
随着城市化的不断推进和城市交通拥堵问题的日益严重，城市轨道交通的需求将会持续增长。
城市轨道交通永磁牵引电机研发应用方案(二)
城市轨道交通永磁牵引电机研发应用方案一、实施背景随着中国城市化进程的加速，城市轨道交通作为绿色、高效的交通方式，日益受到人们的青睐。
然而，城市轨道交通的运行需要大量的电力，其牵引电机作为核心设备，对于提高能源利用效率、降低运营成本具有至关重要的作用。
近年来，永磁牵引电机因其高效率、低能耗的优势，逐渐成为城市轨道交通行业的研究热点。
本方案旨在推动城市轨道交通永磁牵引电机的研发与应用，为城市轨道交通的可持续发展提供技术支持。
二、工作原理永磁牵引电机是基于电磁学原理，利用永磁体的磁力来驱动转子的电动机。
其工作原理主要是通过永磁体产生恒定的磁场，与转子中的导电流体相互作用，产生转矩，从而驱动电机转动。
相较于传统异步电机，永磁牵引电机具有更高的效率和更低的能耗。
同时，由于采用了永磁体，电机无需定期更换电刷，减少了维护成本和停机时间。
三、实施计划步骤1.研发团队组建：组织电气工程、机械设计、材料科学等相关领域的专业人员，组建研发团队。
2.技术调研：收集国内外关于永磁牵引电机的相关研究资料，对当前技术的优缺点进行深入分析。
3.设备选型与设计：根据技术调研结果，选择合适的永磁体、导电流体等材料，进行电机设计。
4.样品制作与测试：制作永磁牵引电机的样品，对其进行各项性能测试，如效率、转矩、耐久性等。
5.现场试验：在城市轨道交通的现场进行试验，收集实际运行数据，对电机性能进行评估。
6.改进与优化：根据试验结果，对电机的设计进行改进和优化，以提高性能和稳定性。
7.推广应用：将改进后的永磁牵引电机应用于城市轨道交通线路，进行大规模推广和应用。
四、适用范围本方案适用于城市轨道交通中的列车牵引、辅助电源系统等领域。
通过研发和应用永磁牵引电机，可大幅提高城市轨道交通的能源利用效率，降低运营成本，同时减少对环境的影响。
五、创新要点1.采用了先进的永磁体材料：选用高性能的稀土永磁材料，具有更高的磁能积和稳定性。
2.优化了电机设计：通过计算机辅助设计，对电机结构进行优化，提高了电机的效率和可靠性。
《城市轨道交通用直线感应电机研发》范文
《城市轨道交通用直线感应电机研发》篇一一、引言随着城市化进程的加速，城市轨道交通作为城市交通的重要组成部分，其发展水平直接关系到城市的交通状况和居民的出行体验。
直线感应电机作为城市轨道交通的核心设备，其研发和应用对于提升城市轨道交通的运行效率、降低能耗、减少噪音等方面具有重要价值。
本文将就城市轨道交通用直线感应电机的研发进行深入探讨。
二、直线感应电机的基本原理直线感应电机是一种将电能直接转换为直线运动动能的装置，其基本原理与旋转电机相似，但结构和工作方式有所不同。
直线感应电机通过电磁感应原理，将电能转化为磁场能，进而驱动电机沿直线运动。
这种电机具有结构简单、运行平稳、维护方便等优点，在城市轨道交通中得到了广泛应用。
三、城市轨道交通用直线感应电机的研发（一）研发背景随着城市轨道交通的快速发展，对直线感应电机的性能要求也越来越高。
为了满足市场需求，提高城市轨道交通的运行效率，降低能耗和噪音，对直线感应电机的研发变得尤为重要。
（二）研发目标城市轨道交通用直线感应电机的研发目标主要包括提高电机的运行效率、降低能耗、提高运行稳定性、减少噪音等方面。
此外，还要考虑电机的维护性、可靠性以及寿命等因素。
（三）研发内容1. 结构设计：针对城市轨道交通的特点和需求，优化电机的结构设计，以提高电机的运行效率和稳定性。
2. 材料选择：选用高性能的电磁材料和机械材料，以提高电机的性能和寿命。
3. 控制技术：研究先进的控制技术，如矢量控制、直接转矩控制等，以提高电机的运行效率和可控性。
4. 试验验证：通过实验验证电机的性能和可靠性，确保其满足市场需求。
四、应用前景随着科技的不断进步和城市轨道交通的快速发展，直线感应电机在城市轨道交通中的应用将越来越广泛。
未来，随着对节能减排、环保等要求的不断提高，对高性能、低能耗、低噪音的直线感应电机的需求将越来越大。
因此，城市轨道交通用直线感应电机的研发具有广阔的应用前景和市场需求。
五、结论城市轨道交通用直线感应电机的研发是提高城市轨道交通运行效率、降低能耗和减少噪音的重要手段。
浅析现代轨道交通车辆电气牵引技术
浅析现代轨道交通车辆电气牵引技术现代轨道交通车辆电气牵引技术是近年来得到广泛应用和发展的一项重要技术。
随着社会的进步和科技的发展，人们对交通运输的要求越来越高，尤其是对于轨道交通的安全、舒适和效率要求日益增加。
电气牵引技术的应用，能够提高轨道交通车辆的性能和运行效率，为人们的出行提供更加便捷和舒适的方式。
本文将就现代轨道交通车辆电气牵引技术进行浅析。
一、电气牵引技术的优势传统的内燃机车辆使用柴油或汽油作为动力源，具有功率密度高、燃油利用率低和排放污染大的特点。
而电气牵引技术则采用电力作为动力源，通过电能转换为机械能，具有节能环保、响应速度快和运行平稳安全的优势。
电气牵引技术还可以实现制动能量回馈，将制动能量转化为电能储存起来，进而减少能源的浪费，提高能源利用率，降低运营成本。
电气牵引技术在现代轨道交通车辆中得到了广泛的应用。
二、电气牵引技术的关键技术1. 电力系统电气牵引技术的关键在于电力系统的设计和实施。
电力系统包括供电装置、牵引供电装置、电机和电力电子变流器等组成部分。
电力电子变流器是电气牵引技术的核心设备，能够实现电能的转换和控制，将直流或交流电源转换为恰当的电能输出给电机。
通过电力电子变流器实现电机的调速控制，提高牵引效率，降低能源损耗。
电力系统还需要具备对牵引电机的保护和监控系统，以确保牵引电机的安全稳定运行。
2. 牵引电机牵引电机是电气牵引技术的关键设备，它直接影响着车辆的性能和运行效率。
在现代轨道交通车辆中，常见的牵引电机包括异步电机、同步电机和永磁同步电机等。
这些电机具有结构紧凑、功率密度大和效率高等特点，能够满足车辆在不同运行条件下的牵引需求。
牵引电机还需要具备起动、加速、恒速和制动等多种工况的性能要求，因此需要在设计和制造过程中兼顾这些方面的需求。
3. 制动系统制动系统是电气牵引技术中的另一个重要组成部分，它直接关系到车辆的安全和制动性能。
电气牵引技术中常见的制动方式包括电阻制动和再生制动。
轨道交通车辆牵引电动机调速研究
轨道交通车辆牵引电动机调速研究摘要：近年来，随着城市化进程的不断加快，轨道交通车辆已成为人们日常生活中最为常见的交通工具之一。
要想使轨道交通车辆能够始终处于安全稳定的运行状态中，前提条件就是要对其牵引电动机进行科学合理的调速。
本文也会通过数学模型的建立，对各种轨道交通车辆牵引电动机调速方法的优缺点作出对比分析，以便择优录取，从而为保障城市轨道交通车辆持久安全稳定运行提供可靠的参考依据。
关键词：轨道交通车辆；牵引电动机；调速方法前言轨道交通车辆在日常运行过程中，由于需要频繁启动和停止等操作，所以其对于牵引电动机的性能要求也是十分严格，如牵引和制动性能、过载能力、调速性能和起动转矩等，其中，尤以电动机的调速性能最为关键，其必须能够平滑而经济地调速，这样才能满足轨道交通车辆持久稳定运行需求。
因此，在轨道交通车辆长期运营期间，合理选择牵引电动机调速方法十分必要。
1.交流电机调速方法1.1改变电枢绕组电路的阻值调速方法在额定条件下，该牵引机电动机调速方法会将不同阻值的电阻传入到转子电枢回路中来改变电动机的转速，进以使其机械特性发生相应的改变，具体如图一所示。
在该图中，A点表示电枢绕组电路未串接电阻时的额定工作点，其对应的额定转速为n N、电动机输出转矩为T=T L。
一般情况下，当总R a瞬间增大时，在机械惯性作用下，电动机转速n和电枢电动势E a不会出现突变的情况，但根据公式I a=(U-E a)/R a与T=C TɸI a可以得知，I a和输出转矩T都会变小。
而当牵引车电动机的机械特性由A点平移到A'点时，电动机的输出转矩T和转速n都会出现逐步下降的情况，直到B点时T=T L，电动机的转矩才能达到平衡，并按照小于n N的速度平稳运行。
由此可见，改变电枢绕组电路的阻值调速方法具备以下几个特点：首先，电枢绕组电路中串接的电阻越多，电动机转速越慢，调速时就要尽可能在n N 以下范围内进行调整；其次，调速后的牵引机电动机机械性能愈加柔和，但转速稳定性却相对降低，这样虽然会缩小调速范围，但使得无级调速难度有所提升，且功率损耗也是十分明显。
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优化设计程序计算
影响直线感应电机推力、效率等的主要因素
(1)输入频率 (2)机械气隙 (3)次级感应板宽度 (4)次级感应板材料
优化设计程序计算
程序设计
根据电机T型等效电路的推导过程编写Matlab 计算程序对 直线电机进行稳态仿真分析。计算程序中的参数按照广州地 铁四号线所用直线电机的参数进行仿真。 程序中分别绘制了在不同条件下电机的推力、功率因数以 及效率随转差率的变化曲线，并对结果进行分析。得出直线 电机最基本参数的优化设计方案。
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纵向边缘效应系数计算
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横向边缘效应系数计算
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优化设计程序计算
总结
(1)从机械气隙角度分析，与旋转电机相似电机的机械气隙 固然是越小越好虽然随着电机的机械气隙的减小电机的边缘 效应对电机的影响会增加。 (2)但是总体而言电机的性能随着气隙的增大会有明显降低 ，因此在电机设计时应该尽可能的使气隙变小。
优化设计程序计算
总结
从次级感应板宽度角度分析，通过以上仿真得到的曲线可 以的出以下结论。次级感应板的宽度变化主要影响电机的横 向边缘效应。因此在设计时可以考虑适当增加次级感应板的 宽度
本科毕业设计答辩
城轨交通中直线感应牵引电机 的性能提升研究
学 院 班 级 指导教师 答 辩 人
答
辩
提
纲
1、任务书要求 2、研究意义
3、主要研究过程 4、结论
任务书要求
1、研究内容：
地铁直线电机车辆的牵引电机采用自然风冷冷却方式，该电 机的设计以及结构决定了此种驱动系统效率和功率因数较低， 本毕设研究直线感应电机的空气隙、几何尺寸等对功率、功 率因数提升的影响，并计算相应特性曲线。
优化设计程序计算
总结
从输入频率角度分析，通过以上仿真得到的曲线可以的出 以下结论。 (1) 电机主要运行在转差率条件下，由此可知电机的输入 频率越高电机的输出推力、功率因数以及效率都越大。 (2)在电机启动时可以使电机的输入频率由低到高变化可以 使电机启动是得到最大推力。 (3)而在运行阶段为了保证电机的功率因数以及效率相对较 大，就必须保证电机的运行转差率较小。此时在高速运行时 电机的输入频率也固然要保持一个较高的值。
在进行等效计算以及理论编程时等效电路虽然可以通过边 缘效应修正系数进行修正，但是这种修正也不能完全反应 其气隙磁场的复杂情况。也就是说这个模型仿真并不能定 量的分析电机的性能优化，但是可以定性的对电机各参数 对电机性能优化进行分析。
结论
电机性能优化设计方案
在设计直线感应电机时考虑到在城市轨道交通中电机需要 频繁制动启动的特性，在保证电机功率因数以及效率较高的 条件下。 (1)可以考虑在电机的启动阶段使电机的输入频率逐渐增高 同时在运行区间保持较高的输入频率 。 (2)同时设计电机时要尽可能使机械气隙较小。 (3)另一方面对于次级感应板可以考虑在启动和制动阶段适 当加宽，同时在此阶段可以选择电导率较大的铜复合板作为 次级已提供更大的推力。而在运行区间则可以不加宽并采用 铝复合板作为感应板。
优化设计程序计算
总结
从次级感应板材料角度分析，通过以上仿真得到的曲线可 以的出以下结论。次级感应板材料的电导率较大时电机在转 差率较小区域内的输出推力、功率因数以及效率都较高。
结论
直线感应牵引电机与普通旋转电机相比基本原理相同，但 性能相差很大。由于直线感应电机特有的边缘效应以及次 级感应板中电流情况的复杂性导致电机的电磁场分布更加 复杂。
2、基本要求：
(1)比较旋转电机和直线感应牵引电机拓扑结构的差别， 指出直线感应牵引电机特点； (2)给出直线感应电机的数学模型，得出推力、效率、功 率因数与电机气隙、结构参数的数学关系。 (3)以地铁电机为计算对象，编写计算程序，得出提升电 机效率和功率因数的方法。
研究意义
1、近期我国城市轨道交通发展迅速，直线感应牵引电 机在某些坡度大、线路设计弯道较多、地质结构相对复 杂的地区有着明显的优势。由此可见在我国推广和发展 直线感应电机有着深远的意义。因此对直线电机的研究 以及优化设计变的十分必要。 2、与传统旋转电机相比直线感应电机在性能上还存在 着很大的不足，这也限制了其长远的发展。因此对直线 电机的优化设计研究势在必行。
主研究过程
1、基础理论分析 2、等效电路构建 3、优化设计仿真
基础理论分析
直线感应电机的边缘效应
第一类横向边缘效应
基础理论分析
第二类横向边缘效应
基础理论分析
纵向边缘效应
等效电路构建
等效电路构建
忽略端部效应等效系数计算公式
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鸣谢
谢谢 各位老师！