直线电机牵引传动系统

直线电机发展应用综述（一）（一）

直线电机在数控机床上的应用综述所在学院：机械工程学院学科专业：机械工程学生：解瑞建学号：********指导教师：***天津科技大学机械工程学院二零一二年十二月二十七日摘要简述了直线电机工作原理及其驱动技术，并且举例说明了直线电机直接驱动与传统数控机床“旋转伺服电机+滚珠丝杠”的传动方式对比具有很大的优势。

利用直线电机结构简单、运动平稳、噪声小、运动部件摩擦小、磨损小、使用寿命长、安全可靠性等特性，采用直线电机的开放式数控系统使机床驱动控制技术获得新发展。

介绍几个直线电机应用的实例，指出直线电机进给驱动技术将是高速机床未来的发展方向。

关键词：直线电机数控机床驱动控制高速机床0 引言数控机床正在向高精密、高速、高复合、高智能和环保的方向发展。

高精密和高速加工对传动及其控制提出了更高的要求：更高的动态特性和控制精度，更高的进给速度和加速度，更低的振动噪声和更小的磨损。

在传统的传动链中，作为动力源的电动机要通过齿轮、蜗轮副，皮带、丝杠副、联轴器、离合器等中间传动环节才能将动力送达工作部件。

在这些环节中产生了较大的转动惯量、弹性变形、反向间隙、运动滞后、摩擦、振动、噪声及磨损。

虽然在这些方面通过不断的改进使传动性能有所提高，但问题很难从根本上解决，于是出现了“直接传动”的概念，即取消从电动机到工作部件之间的各种中间环节。

随着电机及其驱动控制技术的发展，电主轴、直线电机、力矩电机的出现和技术的日益成熟，使主轴、直线和旋转坐标运动的“直接传动”概念变为现实，并日益显示出巨大的优越性。

直线电机及其驱动控制技术在机床进给驱动上的应用，使机床的传动结构出现了重大变化，并使机性能有了新的飞跃。

图0 SUPT Motion公司生产的一种直线电机1直线电机1.0直线电机的发展史直线电机的发展史1840年Wheatsone开始提出和制作了略具雏形的直线电机。

从那时至今，在160多年的历史中，直线电机经历了三个时期。

1840～1955年为探索实验时期：从1840年到1955年的116年期间，直线电机从设想到实验到部分实验性应用，经历了一个不断探索，屡遭失败的过程。

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。

★地铁车辆直线电机牵引系统故障的应对探讨

地铁车辆直线电机牵引系统故障的应对探讨1. 引言广州地铁现有两条运营线路使用直线电机牵引系统的L型车，L型车地铁列车在车厂采用受电弓受流，在正线采用集电靴受流，直线电机牵引。

牵引力由电机的定子与安装在轨道中央的感应板之间的电磁力产生，与粘着系数无关。

在牵引能力方面，具有爬坡能力强、可实现径向转向架、粘着系数小、振动和噪声小等特点，能较好的适应广州地铁运营线路在市区运行线路长、区间线路弯道多曲线半径小、高架线路爬坡要求高等特点。

在此，探讨广州地铁5号线直线电机的车辆牵引系统故障情况下的应对措施。

2 牵引系统故障的类型、影响及相应的应对措施探讨2.1 牵引故障类别VVVF(牵引逆变器)电源控制开关跳闸 (VVVF电源1(VFCB 1)或者VVVF电源2(VFCB2)跳闸)。

2.1.1 故障现象(1)司机主页：显示相应VVVF(牵引逆变器)断闭(显示灰色)。

(2)列车出现保压制动不能缓解，无法动车。

(3)直线电机地铁车辆保压制动的缓解与施加由该节车的VVVF控制。

保压制动指令为高电平，一列列车的四个VVVF中，有一个发出保压制动施加的指令，整列列车的保压制动便会施加，VVVF发出保压制动缓解指令的条件是VVVF检测到牵引电流。

2.2 牵引故障的应对措施调度控制中心的应对措施是维持列车进站后，组织司机检查B／C两车二位端开关控制屏的相应VVVF是否跳闸，若无跳闸或复位不成功，尝试按下单元切除按钮UCOS，重新分合高速断路器即可牵引动车。

若不能缓解，打下故障单元车的VVVF电源1(VFCB 1)和VVVF电源2(VFCB2)的微动开关，动车到终点站退出服务。

若需要组织司机到现场检查VVVF电源微动开关或者打下VVVF电源微动开关，按照广州地铁运营日报统计数据，延误时间在3min左右，则需要行调控制后续一至两台客车的运行时间，以防止在故障列车处理期间，后续客车进入区间等待，影响客运服务质量。

另外，由于故障的处理需要司机到客室检查、处理VVVF电源微动开关，调度控制中心需要及时任命车站的值班站长为事故处理主任，到现场协助司机处理、维持现场乘客秩序；并组织司机做好列车的乘客广播安抚工作，带齐通讯工具后到现场进行处理，以保持中央与现场的信息同步。

城市轨道交通直线电机牵引系统设计规范

城市轨道交通直线电机牵引系统设计规范
一、结构设计
1、电机牵引系统由主车、控制车、牵引电机、轨道轴承、头车、灯光设备等组成。

2、乘客车所用电动机应具有较高的功率、质量轻、噪音低等特点，同时具备良好的空载牵引能力和有效率，并达到最优效率运行。

3、电机牵引系统的设计要求电压范围稳定，电源供应能力充足，电流稳定，电气设备应具备足够的容量，具备自动保护和断路装置。

二、参数设计
1、电动机电流应符合IEC/EN 60034-1标准。

2、电机牵引系统的最大牵引力应满足乘客车辆的运行要求，当乘客车辆质量超载时，牵引电机仍具有动力足以维持车辆的正常运行。

3、电动机牵引力计算时，应考虑乘客车辆的静摩擦转矩及抗滑系数。

4、电机牵引系统应具备能够维护牵引效率的有效自控功能，提高牵引系统的可用性。

5、电动机应考虑头车的空载牵引能力，特别是在坡度较大和无法设置转角护栏的铁路段，牵引电机的最小牵引力应能保证车辆的安全行驶。

三、电路设计
1、电机牵引系统电源系统设计要求稳定可靠，塔立式接触网布置在轨道之上，应配有可靠的故障指示系统。

2、电源系统应采用双相异步电动机，符合电力系统的抗干扰能力，电动机应配有足够的励磁电容器，以确保其动力特性。

3、电源系统的起动方式，采用软启动、硬启动等方式，至少采用两种起动方式，以确保牵引效率。

4、电动机牵引系统的安全防护系统设计应考虑到电气设备的安全隔离及电源系统的抗干扰性能。

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直线电机原理及应用

直线电机原理及应用直线电机（Linear Motor）是一种将电能转化为机械能的装置，利用电磁力产生线性运动。

其工作原理与传统的旋转电机相似，都是基于洛伦兹力（Lorentz force）的作用。

直线电机通常由固定部分和可移动部分组成。

固定部分包括固定磁场和电磁线圈，可移动部分包括电磁激励体和传动机构。

当电流通过电磁线圈时，会产生电磁场，与磁场耦合的电磁激励体受到洛伦兹力的作用，从而产生直线运动。

直线电机的应用非常广泛。

以下是几个常见的应用领域：1.输送系统：直线电机可以用于物料输送、装卸运输线、自动化生产线等，以替代传统的传动机构和传送带。

它可以实现高速、高精度的输送，并且无需维护和保养。

2.交通运输：直线电机可以应用于高速列车、磁悬浮列车和地铁等交通工具的动力系统中，提供高速、平稳的运动。

相较于传统的转子电机，直线电机无需传递动力，减少了传动损耗和噪音。

3.机床：直线电机可用于数控机床、磨床和镗床等工具机的进给系统中。

它具有响应快、加速度高的特点，能够提高加工效率和加工质量。

4.半导体设备：直线电机可以用于半导体设备中的定位和移动系统。

它具有高精度、高稳定性的特点，适用于要求极高位置控制和清洁环境的应用。

5.医疗设备：直线电机可以用于医疗设备中的定位和推动系统。

例如，它可以用于手术机器人或医疗床的控制，提供精确的定位和平滑的运动。

直线电机相较于传统的机械传动系统具有许多优势。

首先，直线电机工作原理简单，结构紧凑，具有较高的功率密度。

其次，它可以实现高速、高精度的控制，具有良好的动态响应特性。

另外，直线电机无需传递动力，减少了传动损耗和噪音，提高了效率和可靠性。

此外，直线电机具有自整定、自动保护和自动检测等功能，可提高系统的智能化程度。

尽管直线电机有很多优点，但也存在一些局限性。

首先，直线电机的制造和维护成本较高，因为其结构较为复杂。

其次，直线电机在工作过程中会产生较大的磁场和电磁干扰，可能对周围设备和人员产生一定的影响。

超速磁悬浮列车原理

超速磁悬浮列车系统主要由直线电机、导向系统、悬浮系统、驱动与控制系统等部分构成。

其工作原理如下：
1. 直线电机驱动：超速磁悬浮列车采用抱索牵引方式，这种牵引方式通过直线电机来产生牵引力。

直线电机由定子、动子以及一套控制系统组成。

定子是固定的，而动子上有粘着重量，当两子靠近时，它们之间的磁场相互作用，产生向上的推力。

这个推力大小与动子的重量和速度有关。

2. 悬浮：超速磁悬浮列车通过导向系统将列车导向直线电机前端安装的导向轮上运行。

利用电磁感应原理使列车悬浮于离铁轨约10厘米的高度，从根本上消除了传统的铁路机车车辆与钢轨之间的摩擦传动和牵引力传动的机械性损耗。

3. 导向：导向轮上的导向片根据直线电机的反馈信号控制列车的行进方向。

由于悬浮高度极低，所以导向轮上的导向片只能贴着轨道面运行，不允许有任何变形和磨损，以保证列车运行的正确性和安全性。

4. 驱动与控制：超速磁悬浮列车采用四台转向架，每台转向架上装有两组独立的悬浮线圈和驱动线圈。

列车前进的动力是由直线电机产生的动力反馈到列车的驱动轮上，再通过轮轴传给列车转向架，从而实现列车的驱动。

同时，列车的驱动控制系统通过控制线圈的电流来实现列车的加速、减速和停车。

此外，超高速磁悬浮列车还具有许多优点，如运行速度高、运输量大、节能环保、牵引效率高等。

这些优点使得超高速磁悬浮列车在未来的交通领域中具有广阔的应用前景。

以上内容仅供参考，如需了解更多信息，建议咨询专业技术人员或查阅相关文献。

直线电机(直线马达)在机床中可能会出现的问题

直线电机(直线马达)在机床中可能会出现的问题直线电机(直线马达)在机床中可能会出现的问题，近年来，驱动技术和控制系统的进步和应用是大家有目共睹的，直线电机(直线马达)推动了加工中心结构的不断创新和性能的不断提高。

直线电机(直线马达)和快速数控系统的应用对提高加工中心的高速、高动态和高加工精度起了决定性的作用。

但同时直线电机在加工机床中也会出现一系列问题，主要有以下四种问题：1.发热问题，由于直线电机(直线马达)直接处于散热条件较差的机床内部，其初、次级绕组在进行电磁能量转换过程中所产生的热量，极易使温度T升高；并且T的升高又将引起电机绕组阻值R增大，该时为确保驱动力输出不变，就要增大其电流I，反过来I的增大又将使T升高，从而形成恶性循环的正反馈过程。

又由于直线电机(直线马达)的绕组、铁芯就贴在机床导轨上，其结果将严重引起机床导轨热变形。

2.负载干扰问题。

直线电机(直线马达)传动控制只能是全闭环控制。

其工作台负载（工件重量、切削力等）的变化，对一个稳定系统来说就是外界干扰，若自动调节不好就会引起系统震荡而失稳。

3.隔磁及防护问题。

旋转电机磁场是封闭式的，而直线电机(直线马达)磁场是敞开式的，并且就在机床工作台附近，其工件、切屑和工具等磁性材料很容易被该磁场吸住，而妨碍其正常工作。

为此，虽然采用电磁式要比永磁式好一点，但其隔磁防护仍不能忽视。

并且还需考虑对机床冷却液、润滑油等的防护。

4.垂直进给中的自重问题。

当直线步进电机应用于垂直进给机构时，由于存在拖板自重，因此得解决好直线电机(直线马达)断电时的自锁问题和通电工作时重力加速度对其影响问题。

为此，除了增加合适的平衡配重块（或用液压支承），断电时采取机械自锁装置外，还得在伺服驱动控制模块上采取相应的措施。

第八章直线电机

第八章直线电机本章基本要求•掌握直线电动机的工作原理•理解直线电机在工程中的应用以工程应用背景为引导，掌握直线的基本知识！一直线电机的概述二直线感应电动机三直线直流电动机四直线步进电动机五应用举例六小结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。

•结构多样，可以根据需要制成扁平型、圆筒型或盘型等各种形式；•多电源工作，可以采用交流电源、直流电源或脉冲电源等各种电源进行工作；•满足多类需求，能满足高速、大推力的驱动要求，也能满足低速、精细的要求。

直线电机按其工作原理可分为直线电动机和直线驱动器直线电动机直线驱动器交流直线感应电动机（LIM）交流直线同步电动机（LSM）电磁式（EM）LSM永磁式（PM）LSM可变阻抗（VR）LSM混合式（HB）LSM超导体（SC）LSM 直线直流电动机（LDM）电磁式LDM永磁式LDM无刷LDMVR形LPMPM形LPM直线步进电动机（LPM）混合式直线电动机（LHM）直线振荡电动机（LOM）直线电磁螺线管电动机（LES）直线电磁泵（LEP）直线超声波电动机（LUM）直线发电机（LG）直线电机按其结构主要分为五类短初级短次级单边直线电动机双边直线电动机短次级短初级圆筒式结构从旋转电动机到圆筒式直线电动机的演化圆弧式直线电动机圆盘式直线电动机优点•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。

•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，准确度高。

•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。

•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。

•装配灵活性大，往往可以将电机与其他机件合成一体。

•大气隙导致功率因数和效率降低，功率因数和效率比同容量的旋转电机低；•启动推力受电源影响大，需要采取保护措施保证电源的稳定或改变电动机的有关特性来改善；缺点应用•军事领域：利用直线电机制成各种电磁炮，并试图将它用于导弹、火箭的发射；•交通运输业：利用直线电机制成时速达500km以上的磁悬浮列车；•工业领域：用于生产输送线，以及各种横向或垂直运动的机械设备中；•精密仪器设备：例如计算机的磁头驱动装置、照相机的快门、自动绘图仪、医疗仪器、航天航空仪器、各种自动化仪器设备等；•民用装置：如门、窗、桌、椅的移动，门锁、电动窗帘的开、闭等。

直线电机的结构及工作原理

直线电机的结构及工作原理IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】直线电机的结构及工作原理直线电机的结构直线电机的工作原理直线电机的特点直线电机的应用是一种将电能直接转换成直线运作机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。

它可看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。

对应旋转电机定子的部分叫初级，对应转子的部分叫次级。

在初级绕组中通多相交流电，便产生一个平移交变磁场称为行波磁场。

在行波磁场与次级永磁体的作用下产生驱动力，从而以便于运作部件的直线运作。

直线电机与旋转电机相比，主要有如下几个特点：一是结构简单，由于直线不需要把旋转运作变成直线运作的附加装置，因而使得系统本身的结构大为简化，重量和体积大大地下降；二是定位准确度高，在需要直线运作的地方，直线电机可以便于直接传动，因而可消除中间环节所带来的各种定位误差，故定位准确度高，如采用微机控制，则还可大大地提高整个系统的定位准确度；三是反应速度快、灵敏度高，随动性好。

直线电机容易做到其动子用磁悬浮支撑，因而使得动子和定子之间始终保持一定的空气隙而不接触，这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力，因而大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性；四是工作安全可靠、寿命长。

直线电机可以便于无接触传递力，机械摩擦损耗几乎为零，所以故障少，免维修，因而工作安全可靠、寿命长。

五是高速度。

直线电机通过直接驱动负载的方式，可以便于从高速到低速等不同范围的高准确度位置定位控制。

直线电机的动子（初级）和定子（次级）之间无直接接触，定子及动子均为刚性部件，从而保证直线电机运作的静音性以及整体机构核心运作部件的高刚性。

直线电机的行程可通过拼接定子来以便于行程的无限制，同时也可通过在同一个定子上配置多个动子来以便于同一个轴向的多个独立运作控制。

直线电机驱动的机构可通过增强机构以及反馈元件的刚性以及准确度，辅之以恒温控制等措施来以便于超精密运作控制。

详解直线电机的工作原理

详解直线电机的工作原理导语：我国的直线电机的研究和应用是从20世纪70年代初开始的。

目前主要成果有工厂行车、电磁锤、冲压机等。

我国直线电机研究虽然也取得了一些成绩，但与国外相比，其推广应用方面尚存在很大的差距。

目前，国内不少研究单位已注意到这一点。

我国的直线电机的研究和应用是从20世纪70年代初开始的。

目前主要成果有工厂行车、电磁锤、冲压机等。

我国直线电机研究虽然也取得了一些成绩，但与国外相比，其推广应用方面尚存在很大的差距。

目前，国内不少研究单位已注意到这一点。

直线电机的工作原理直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。

它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成，由定子演变而来的一侧称为初级，由转子演变而来的一侧称为次级。

在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。

直线电机可以是短初级长次级，也可以是长初级短次级。

考虑到制造成本、运行费用，目前一般均采用短初级长次级。

直线电动机的工作原理与旋转电动机相似。

以直线感应电动机为例：当初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。

如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动;反之，则初级做直线运动。

直线电机的驱动控制技术一个直线电机应用系统不仅要有性能良好的直线电机，还必须具有能在安全可靠的条件下实现技术与经济要求的控制系统。

随着自动控制技术与微计算机技术的发展，直线电机的控制方法越来越多。

对直线电机控制技术的研究基本上可以分为三个方面：一是传统控制技术，二是现代控制技术，三是智能控制技术。

传统的控制技术如PID反馈控制、解耦控制等在交流伺服系统中得到了泛的应用。

其中PID控制蕴涵动态控制过程中的过去、现在和未来的信息，而且配置几乎为优，具有较强的鲁棒性，是交流伺服电机驱动系统中基本的控制方式。

广州地铁四号线直线电机车辆牵引系统

２２牵引系统的控制．
２广州地铁四号线直线电机车辆牵引系统
广州地铁四号线列车为４车编组全动车，超员载节
广州地铁四号线车辆的牵引系统正常情况下采用来自硬线的ＰＷＭ牵引力指令，如果检测到硬线ＰＷＭ信号超出正常的范围，ＶＦ逆变器就会采用来自Ｔ（ＶＶＭＳ列车管理系统）的总线的牵引力指令。如果硬线ＰＷＭ信号和
另外，由于车辆断面尺寸可以减少，空间体积缩小，可减少隧道断面面积，降低工程造价，因此直线电机车辆在城
市轨道交通中的应用也越来越受到重视。广州地铁四号线在国内首次采用了直线电机车辆，其牵引系统（括直包线电机）是由三菱公司设计研制的。本文将从系统结构、控制原理及主要设备等方面介绍该直线电机车辆牵引系统，并分析了其试运营中存在的问题。
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（ｐｒｔｎｉｉｏｓＧａｇｈｕＭｔｏｏａｉ。ｕｎｚｏ３０Ｃｉ）Ｏｅｉｖｉ，ｕｎｚｏｅｏｒｒｔｎＧａｇｈｕ５０８，ｈｎａｏＤｓｎｒＣｐｏ１ａ
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２１牵引系统的构成．

直线电机车辆技术

摘要阐述直线电机车辆具有爬坡能力强、转弯半径小等优点，介绍国内外直线电机车辆的技术特点和现状，对直线电机车辆转向架设计、电气牵引系统、辅助系统、制动系统等方面进行详细介绍，指出直线电机车辆在国内的未来应用和发展趋势。

关键词直线电机; 车辆; 转向架; 牵引控制系统; 制动系统1直线电机车辆概述直线电机车辆是当今世界先进的城市轨道交通移动装备，因其采用直线电机牵引技术而得名。

直线电机车辆的原理是固定在转向架的定子( 一次线圈) 通过交流电流，产生移动磁场，通过相互作用，使固定在道床上的展开转子( 二次线圈、通常称为感应板) 产生磁场，通过磁力( 吸引、排斥) ，实现轨道车辆的运行和制动。

相对于旋转电机车辆，直线电机车辆具有以下优势:1) 直线电机牵引属于典型的非粘着驱动，不受轮轨之间粘着限制，具有良好的爬坡能力，常规的旋转电机坡度一般不超过30‰～40‰，而直线电机爬坡可达60‰～80‰，且不易受雨雪天气的影响。

2) 直线电机为扁平设计，车轮只起车体的支撑作用，轮径较小，车辆的轮廓尺寸可以减小，隧道断面小，可节省工程投资。

3) 方便采用自导或迫导型径向转向架，允许车辆通过半径小的曲线，为轨道线路设计提供了较大的选择范围，避免了地面建筑物或地下管线的大量拆除和重建的费用。

4) 直线电机牵引无需减速齿轮等装置，轮缘力和轮轨磨耗等性能指标大大减低。

我国地域辽阔，丘陵起伏，大江大河纵贯全国，如建设坡度超过30‰以上的城市轨道交通线路，就特别适合选择直线电机车辆。

2国内外直线电机车辆现状2．1国外现状目前，直线电机车辆技术在国外已经有30 多年的运用经验，总运用里程超过200 km。

直线电机运载系统在国外是技术成熟、安全可靠的轨道交通运载系统。

国外直线电机轮轨车辆系统均属于中小运量，车辆的载客量和尺寸都不大。

国外应用情况见表1。

国外直线电机车辆的主要制造厂商有庞巴迪、川崎重工等公司。

加拿大是世界上最早采用直线电机车辆技术的国家，其直线电机车辆为庞巴迪公司制造。

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。

城市轨道交通牵引传动系统

牵引传动系统
2 直流牵引传动系统
①直流电动机
图6-1 直流电动机的工作原理模型
牵引传动系统
2 直流牵引传动系统
②直流发电机。直流发电机的结构分为可旋转部分和静止部分。可旋转部分称为转子，静止部分称为定子，定子和转子之间存在气隙。定子的作用：在电磁方面产生磁场和构成磁路，在机械方面作为整个电机的支撑。定子由磁极、机座、换向极、电刷装置、端盖、轴承等组成。转子又称电枢，是电机的转动部分，是用来产生感应电动势和电磁转矩，从而实现机电能量转换的关键部分。它包括电枢铁芯、换向器、电机转轴、电枢绕组、轴承、风扇等。
牵引传动系统
3 交流牵引传动系统
交流异步牵引电机的转速控制方法是在保持电源频率恒定的情况下改变定子电压的大小，从而实现控制目的的。目前，我国的城轨交通车辆多采用闭环控制系统，基本采用：转差-电流控制，如上海地铁2号线车辆；矢量控制，如西安地铁2号线DKZ27 型车辆、广州地铁1号线车辆、北京地铁1号线SMF04型车辆等；直接转矩控制，如深圳地铁1号线车辆。
（1）交流牵引电机的类型。交流牵引电机有同步和异步之分，目前城轨交通车辆普遍采用的是交流异步牵引电机，异步牵引电机在空间利用和重量上都优于同步牵引电机，因此被广泛应用。异步牵引电机采用VVVF控制，即直流电通过逆变器变为三相交流电，用电压和频率的变化来控制异步牵引电机的转速变化，获得最佳的调速性能，并实现再生制动。
牵引传动系统
1 牵引传动系统概述
1.牵引传动系统的工况
牵引传动系统有两个工况：牵引工况和制动工况。
（1）牵引工况。在牵引工况下，列车牵引传动系统为列车提供牵引动力，将供电接触网上的电能转换为列车在轨道上运行的动能。

【精品】直线电机车辆技术

摘要阐述直线电机车辆具有爬坡能力强、转弯半径小等优点，介绍国内外直线电机车辆的技术特点和现状，对直线电机车辆转向架设计、电气牵引系统、辅助系统、制动系统等方面进行详细介绍，指出直线电机车辆在国内的未来应用和发展趋势。

关键词直线电机;车辆；转向架;牵引控制系统;制动系统1直线电机车辆概述直线电机车辆是当今世界先进的城市轨道交通移动装备,因其采用直线电机牵引技术而得名。

直线电机车辆的原理是固定在转向架的定子(一次线圈）通过交流电流，产生移动磁场，通过相互作用,使固定在道床上的展开转子(二次线圈、通常称为感应板)产生磁场，通过磁力（吸引、排斥)，实现轨道车辆的运行和制动。

相对于旋转电机车辆,直线电机车辆具有以下优势:1）直线电机牵引属于典型的非粘着驱动，不受轮轨之间粘着限制，具有良好的爬坡能力，常规的旋转电机坡度一般不超过30‰～40‰，而直线电机爬坡可达60‰~80‰，且不易受雨雪天气的影响。

2)直线电机为扁平设计，车轮只起车体的支撑作用，轮径较小,车辆的轮廓尺寸可以减小，隧道断面小，可节省工程投资.3）方便采用自导或迫导型径向转向架，允许车辆通过半径小的曲线，为轨道线路设计提供了较大的选择范围，避免了地面建筑物或地下管线的大量拆除和重建的费用.4）直线电机牵引无需减速齿轮等装置，轮缘力和轮轨磨耗等性能指标大大减低。

我国地域辽阔，丘陵起伏，大江大河纵贯全国,如建设坡度超过30‰以上的城市轨道交通线路，就特别适合选择直线电机车辆。

2国内外直线电机车辆现状2．1国外现状目前，直线电机车辆技术在国外已经有30多年的运用经验,总运用里程超过200km。

直线电机运载系统在国外是技术成熟、安全可靠的轨道交通运载系统。

国外直线电机轮轨车辆系统均属于中小运量,车辆的载客量和尺寸都不大。

国外应用情况见表1.国外直线电机车辆的主要制造厂商有庞巴迪、川崎重工等公司.加拿大是世界上最早采用直线电机车辆技术的国家，其直线电机车辆为庞巴迪公司制造.为满足线路的灵活性以及高架车站总体规模、客流因素等需要,一般采用小编组、高密度、小运量系统。

直线电机控制技术在轨道交通中的应用研究

直线电机控制技术在轨道交通中的应用研究摘要：轨道交通作为一种高效、环保的交通工具在现代都市中扮演着重要角色。

为了提高轨道交通的运行效率和乘客的出行体验，直线电机控制技术得到了广泛的应用研究。

本文将重点探讨直线电机控制技术在轨道交通中的应用，并分析其优势和挑战。

引言随着城市化进程的加速和人口密集度的增加，现代都市对于高效、快速、环保的交通需求日益增长。

轨道交通作为一种低能耗、大运量的交通方式，具有不可替代的优势。

然而，要实现轨道交通的高速、高效运行，需要借助先进的控制技术。

直线电机控制技术作为一种先进且灵活的控制方式，在轨道交通中取得了广泛的应用。

本文将阐述直线电机控制技术在轨道交通中的应用研究，并探讨其优势和挑战。

一、直线电机控制技术的基本原理直线电机是一种将电能转换为机械能的设备，与传统的旋转电机相比，直线电机可以直接将运动转换为直线运动。

其基本原理是利用电磁力作用于导体中的电流，在磁场中产生直线运动。

直线电机控制技术通过改变电流和磁场强度来实现对电机速度和位置的精确控制。

二、直线电机控制技术在轨道交通中的应用1.列车牵引系统直线电机控制技术在轨道交通中的主要应用之一就是列车牵引系统。

传统的列车牵引系统多采用传动装置将旋转电机的动力传输给车轮。

然而，由于传动装置的损耗和振动会影响列车行驶的平稳性和效率。

直线电机控制技术的应用可以直接将动力传输给导轨，避免了传动装置的能量损失，提高了列车的牵引能力和运行效率。

2.导引系统导引系统在轨道交通中起到引导列车运行的作用。

直线电机控制技术可以应用于导引系统中的导向和导轨操控。

通过精确控制导向的电流和磁场强度，可以实现列车的精确导引，提高运行的稳定性和安全性。

3.制动系统直线电机控制技术在轨道交通中的另一个重要应用是制动系统。

传统的制动系统多采用摩擦制动或电阻制动。

这种制动方式会产生大量的热量，对环境和列车构成一定的威胁。

而直线电机控制技术可以通过改变电流和磁场强度来实现电磁制动，减少能量损耗和环境污染。

直线电机简介介绍

05
直线电机的选型与考虑因素
直线电机的选型与考虑因素
• 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。它在许多领域都有广泛的应用，如自动化设备、数控机床、印刷机械、纺织机械、包装机械等。下面我们将介绍直线电机的选型及需要考虑的因素。
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直线电机简介介绍
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目录
• 直线电机概述 • 直线电机的特点与优势 • 直线电机的应用领域 • 直线电机的发展趋势与挑战 • 直线电机的选型与考虑因素
01
直线电机概述
直线电机的定义
定义
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。
基本构成
初级（绕组）和次级（永磁体或者电磁铁）两部分组成。
直线电机的分类
按照结构形式分类
可分为单边扁平型、双边扁平型、圆盘型、圆筒型（或称为管型）等。
按照工作原理分类
可分为直流直线电机、交流直线电机、步进直线电机、永磁直线同步电机、直线感应电机、压电直线电机等。
02
直线电机的特点与优势
直线电机的特点与优势
• 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。它具有结构简单、定位精度高、反应速度快、灵敏度高、随动性好、工作安全可靠、寿命长等众多优点。以下是直线电机的一些主要特点与优势。
直线电机的工作原理
工作原理
当初级绕组通入交流电后，在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动；反之，则初级做直线运动。
工作特点
直线电机无需经过中间转换机构而直接产生直线运动，使结构大大简化，运动惯量减少，动态响应性能和定位精度大大提高。

线性电机驱动技术在高速列车牵引系统中的应用

线性电机驱动技术在高速列车牵引系统中的应用随着技术的不断进步，高速列车的牵引系统也在不断地升级。

线性电机驱动技术，作为一种先进的技术手段，应用在高速列车牵引系统中，能够有效地提高列车的牵引能力，同时还可以大大降低列车的噪音和振动，提高行驶的舒适性。

本文就线性电机驱动技术在高速列车牵引系统中的应用进行一些探讨。

一、线性电机驱动技术的优势传统的列车牵引系统采用的是交流电动机和变速器的传动形式，通过变速器来调节转矩和车速。

这种形式存在着传动效率低、噪音大、振动大等问题。

而线性电机驱动技术的应用可以完全避免这些问题，具有传动效率高、噪音低、振动小等优势。

线性电机驱动技术的工作原理是通过电磁力作用，在直线轨道上使列车运动，与传统的旋转电机不同。

线性电机把电能转换为机械能、推力在运动方向上和闭环于车轮上，从而推动列车行驶。

这种传动方式具有响应速度快、控制精度高、稳定性好等特点。

在高速列车牵引系统中，由于线性电机的控制精度高，可以更好地匹配列车速度和动力需求。

二、线性电机驱动技术的应用目前，国内外列车制造商都在不断地探索和研发线性电机驱动技术，有部分制造商已经将其应用于高速列车牵引系统。

例如国内的中车长客公司，在其生产的CR400BF型高速列车中就应用了线性电机牵引技术。

该列车最高时速达到了400公里/小时，行驶过程中噪音小、振动小、运行平稳。

线性电机驱动技术的应用，不仅可以提高列车的牵引能力和运行效率，而且还可以大大降低列车的噪音和振动。

这对提高列车行驶的舒适性和安全性有着非常重要的意义。

因此，在国内外的高速列车制造和运营中，线性电机驱动技术都得到了广泛的应用和推广。

三、线性电机驱动技术在未来的发展随着人们对高速列车行驶安全性、舒适性和运行效率的要求不断提高，线性电机驱动技术在未来的应用将更加广泛。

同时，在线性电机技术本身的研发和改进方面，也存在着发展的空间。

例如，在电磁线圈和磁轨技术方面，一些新型材料的应用将大大提升线性电机的性能。