直线电机在磁悬浮列车中的应用
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。
直线电机与磁悬浮技术应用
直线电机与磁悬浮技术应用中图分类号：tm359.4摘要：通过对直线同步电机与直线异步电机的工作原理及相关磁悬浮列车的模型分析。
在分析对比的基础上，了解各种模型的优缺点，为磁悬浮列车的改进提供理论依据。
关键词：定子转子励磁绕组滑差率极距1.直线电动机直线电机能够产生直线作用力，带负载做直线运动。
（1）直线异步电动机由笼型异步电机如图1.0，沿径向剖开到扁平型直线异步电机等效。
其工作原理是通入时间上是对陈的三相交流电流。
产生空间正弦分布气隙磁场。
沿着u-v-w相旋转，切割转子（滑子）产生感应电动势，使转子产生感应电流。
旋转磁场对转子电流作用产生电磁转矩。
通过对该电机模型的展开如图1.1，可以看到一个简单的运动模型，也可以想象转子就是一辆没有轮子的小车，但此模型不能提供悬浮力，只能提供牵引力。
如果在转子两侧同时加上定子就成了双边直线异步电动机。
一般利用双边直线电动机原理提供列车的牵引力。
（2）直线同步电动机直线同步电动机与直线异步电动机的区别在于，直线同步电机转子带有励磁绕组，通直流电，而直线异步电动机转子是一个铁块。
当直线同步电机空载时，定子与转子磁极轴线相重合，转子受到异性磁极相吸的电磁力就是垂直向上的磁悬浮力。
当电机负载时，轴线不重合，所受电磁力既提供牵引力又提供悬浮力。
如图1.8电网向车内配电室通入直流电，配电室将部分直流通向电磁铁，一部分流向逆变器。
逆变器将其逆变成频率可调的三相交流电，通向直线电动机的定子。
由直线电动机的运行原理可知定子与转自相对运动，又因为转子固定于铁轨上，所以与定子相连的列车开始运行，电磁铁分水平和竖直两块。
水平的运来产生克服重力的悬浮力。
竖直的则产生防止列车脱轨的到导向力。
列车刚启动时。
由于速度低。
不足以产生克服重力的悬浮力，只能依靠竖立的滑轮在轨道上滚动前进，当速度达到一定值时，列车脱离轨道。
车底水平的滑轮则是机械作用力防止列车偏离轨道。
吸附型磁悬浮列车不同之处在于电磁铁位于轨道下侧，与钢轨产生吸附力，使列车达到悬浮的效果。
现代直线电机关键控制技术及其应用研究
现代直线电机关键控制技术及其应用研究一、本文概述随着科技的不断进步和工业领域的快速发展，现代直线电机及其关键控制技术已经成为现代工业自动化领域的重要研究内容。
直线电机以其高效、高精度、高速度等显著优点，在高速交通、精密机械、电子设备等多个领域得到了广泛应用。
然而，直线电机的控制技术作为影响其性能的关键因素，一直是研究的热点和难点。
本文旨在深入探讨现代直线电机的关键控制技术，并分析其在实际应用中的研究现状和发展趋势，为相关领域的科研工作者和工程师提供有益的参考。
本文首先简要介绍了直线电机的基本原理和分类，阐述了直线电机在现代工业中的重要地位。
随后，重点分析了直线电机的关键控制技术，包括位置控制、速度控制、力控制等方面，并详细探讨了各种控制技术的原理、特点以及适用场景。
在此基础上，本文还综述了直线电机在高速交通、精密机械、电子设备等领域的应用案例，分析了这些应用中的技术难点和解决方案。
本文展望了现代直线电机关键控制技术的发展趋势，探讨了未来可能的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为推动现代直线电机控制技术的进步和实际应用的发展提供有益的借鉴和指导。
二、直线电机基本原理与分类直线电机，又称线性电机，是一种能够实现直线运动的特殊电机。
其基本原理与传统的旋转电机相似，都是基于电磁感应原理进行工作。
但与传统电机不同的是，直线电机不需要通过旋转运动转化为直线运动，而是直接产生直线运动。
直线电机的基本结构主要包括定子、动子和支撑结构。
定子通常由铁心和绕组构成，负责产生磁场；动子则负责在磁场中运动，其结构形式多样，可以是磁铁，也可以是带有绕组的导体。
当定子中的电流变化时，产生的磁场也会随之变化，进而驱动动子在直线方向上运动。
根据动子与定子之间的相对运动关系，直线电机可以分为动磁式和动圈式两类。
动磁式直线电机中，动子是磁体，定子是线圈，电流在定子线圈中产生磁场，从而驱动动子做直线运动。
而动圈式直线电机则相反，动子是线圈，定子是磁体，电流在动子线圈中产生磁场，与定子磁场相互作用，驱动动子直线运动。
“御剑飞行”的磁悬浮列车
科技视界SCIENCE & TECHNOLOGY VISION4 |科技点亮视界在中国传统文化中，许多仙人或神仙可以驾驭其飞剑而御空飞行，被视为一种神秘的能力。
而现在的磁悬浮列车则是列车中御剑飞行的修仙者，只不过其御的是“磁”，而不是剑。
如今的轮轨交通能够达到350 km/h 的高速运行，但是这还不能满足人们对更高速轨道交通的强烈需求。
磁悬浮列车是目前地面跑得最快的交通工具，为了实现更快更强，摆脱地面的束缚，磁悬浮列车走入科研人员的视野。
磁悬浮列车因为并不像传统轮轨列车受到轮轨的限制，因此可以达到超过600 km/h 的高速！宛如轨上腾云的蛟龙。
1 常导电磁悬浮列车磁浮列车是如何做到贴地飞行的呢？首先，需要搞清楚磁悬浮列车是怎么悬浮起来的。
磁浮列车舍弃了车轮，在列车底部的转向架上装有“大号电磁铁”，当电磁铁通电时会与导轨上的铁磁相互吸引，从而将列车抬起，与导轨保持8～15 mm 的间隙（图1）。
当车辆抬起来的时候，就需要将车辆稳定在导轨上，所以装在转向架两侧的磁铁会吸引住车身，让车身保持左右稳定的状态，并起到导向的作用。
当车辆能稳定地悬浮在导轨上时，就需要向前的动力，而这种磁浮列车的推力则来自于长定子直线同步电机。
直线电机可以看成是平铺开的普通旋转电机，其中定子被称为是初级绕组被安装在导轨上，转子作为次级绕组被安装在车体上（图2）。
当初级绕组通电时会产生平移磁场，平移磁场与次级绕组发生切割产生电磁感应，从而产生电磁推力推动列车向前运动。
在这个悬浮推进系统中，所有材料均采用了铜导线、铁磁材料等常规导体，因此将这种磁悬浮列车称为“常导磁悬浮列车”。
列车运行时会使用传感器时刻检测车体下方的间隙。
常导磁浮列车的悬浮气隙仅有1 cm 左右，这样小的间隙，在外界干扰的情况下极易出现砸轨等事故。
同时，磁吸式的悬浮方式在电流较小时存在“大号电磁铁”吸力不够的问题，那么列车则会在重力的影响下停留在混凝土柱上，而在电流过大时又会使列车上升太高与铁轨抱死。
磁悬浮列车的工作原理及技术经济特性
磁悬浮列车的工作原理及技术经济特性摘要：直线电机已末尾在磁悬浮铁路、城市轨道交通中运用。
引见了直线电机的分类、3种典型的磁悬浮铁路和直线电机驱动的轮轨交通，对上述交通方式的技术经济特征停止了对比，总结了上述交通方式的适用范围。
关键词：直线电机；磁悬浮；城市轨道交通；适用范围The Modes and features of the Transit Systems Driven by Linear MotorWEI Qingchao1, FENG Yawei1, SHI Hong1,2(1. School of Civil Engineering and Architecture, Beijing Jiaotong University2. Beijing Urban Engineering Design & Research Institute.)Abstract: Linear motor has been successfully used in Meglev transit system and rapid rail transit system for years. The transit systems driven by linear motor are classified as Maglev system and wheel-rail system. The typical Maglev system includes Japanese MLX system, German TransRapid system and Japanese HSST system. The technical and economic features of these systems are compared and the suitable application fields of these systems are summarized in the paper.Keywords: linear motor; Maglev; urban rapid rail transit; suitable application fields1、引言从1825年世界第一条铁路出现算起，轨道交通已有近180年的历史。
直线电机 电磁辐射-概述说明以及解释
直线电机电磁辐射-概述说明以及解释1.引言1.1 概述直线电机是一种利用电磁力作用于导体中的电流的装置，将电能转化为机械运动的装置。
与传统的旋转电机相比，直线电机的转换过程中不需要涉及旋转机构，因此具有结构简单、频率响应高、效率高等优点。
在各个领域中得到广泛应用，包括制造业、交通运输领域、自动化控制等。
直线电机的工作原理是利用电磁感应和磁场相互作用的原理。
当通电时，通过导体产生的电流会在磁场的作用下产生一个力，使得导体在磁场中运动。
根据电磁感应定律可以知道，当导体运动时，会产生感应电动势，从而可以将机械能转化为电能。
直线电机有许多应用领域，特别是在需要进行精确位置控制和快速响应的场合。
例如，在工业自动化中，直线电机可以用于精确定位、搬运物料等工作。
在交通运输领域，直线电机可以用于高速磁悬浮列车和磁悬浮飞行器等交通工具中，实现快速、平稳的运动。
此外，在医疗设备、机器人、电子设备等领域也有广泛的应用。
然而，直线电机在长时间工作时会产生电磁辐射。
这种辐射可能对环境和人体造成一定的影响。
电磁辐射主要源于直线电机内部的电流和磁场相互作用，以及电机的控制电路和电源系统。
为了减少直线电机的电磁辐射对环境和人体的影响，需要制定相应的措施和方法。
一方面，可以采用屏蔽措施来阻隔电磁辐射的传播，例如将电机的外壳进行屏蔽处理。
另一方面，可以通过改进电机的设计和工艺，减少电流和磁场的相互作用，从而降低电磁辐射的强度。
此外，还可以优化电机的控制电路和电源系统，降低电磁干扰的频率和强度。
总之，直线电机作为一种高效、响应性能好的电动装置，在各个领域中得到广泛应用。
然而，直线电机的电磁辐射问题需要引起重视。
通过合理的设计和措施，可以减少直线电机的电磁辐射对环境和人体的影响，为人们创造更好的工作和生活环境。
1.2 文章结构文章结构的编排是为了使读者能够清晰地了解和理解文章的内容和逻辑关系。
本文的结构主要包括引言、正文和结论三个部分。
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。
高速磁浮列车控制系统ppt课件
三、LIM特点
4）由于LIM驱动不用减速装置，所以没有电机的旋 转和齿轮发出的噪声，也使保养维修工作简化。
由于上述3）的理由，通过弯道时轮轨间的磨擦碾压 声也大大减少，同时减轻了轮轨的磨损。所以LIM驱动有 利于实现低噪声运行、节省维护费用。
常导型磁浮列车利用电磁吸力实现悬浮
二、运行原理
定子通入上述交流电产生的磁通，根据楞次定律， 将在动体的金属板上感应出涡流。
根据费莱明法则，涡流电流Ie和磁通密度B将产生 连续的推力F，由于正推力远大于负推力，作用于车 辆的力主要是正推力，这就是LIM的工作原理。
三、LIM特点
1）LIM的形状是扁平形的，且不需减速装置，如采用 小直径的车轮则车厢距轨面的高度可以降低，有利于车辆 的小型化，降低车辆地板面高度，这也可以使隧道的断面 面积大大减小，从而使地铁的建设费用降低。东京地铁的 都营12号线与都营新宿线的隧道断面比较图，前者的隧道 内断面的面积只相当于后者的48.1%。
磁浮车是一种新的交通工具，研究的重点 上海磁浮车（德国TR08）
HSST 磁浮车（日本）
西南交大 MST-1磁 浮车
青城山磁浮车
国防科大磁浮车
7.2 直线感应电机的基本运行原理
一、基本结构
简单地说，直线电机的初级就好象把普通旋转电机 的定子按径向剖开并将它拉直，次级亦按这种方式处理， 作为初级的一列线圈按一定的相序通电流，初、次级之 间就会产生电磁力。
三、LIM特点
3）LIM驱动的地铁车辆的车轮只起到支撑及导向的 作用，故左右车轮可以做成独立旋转的，从而克服急转弯 时内轨和外轨产生路径差的问题。同时由于转向架上不用 安装旋转式电机，增大了转向架设计的自由度，使LIM驱 动的地铁车辆能够行走在更小的转弯半径上。日本的实验 线路的最小转弯半径为50m，大阪地铁鹤见绿地线的最小 转弯半径为100m。采用小转弯半径及大坡道使地铁选线 的自由度大大提高，便于回避地下的障碍物，节省建设费 用。
[九年级物理]磁悬浮列车到底是利用排斥力还是吸引力使它浮起来的
![[九年级物理]磁悬浮列车到底是利用排斥力还是吸引力使它浮起来的](https://img.taocdn.com/s3/m/72d0ec62a517866fb84ae45c3b3567ec112ddc44.png)
磁悬浮列车到底是利用排斥力还是吸引力使它浮起来的？一、磁性悬浮原理磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，人们称之为磁悬浮之父，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。
大家知道：把两块磁铁相同的一极靠近，它们就相互吸引，反之，把相反的一极靠近，它们就相互吸引。
托起物体的悬浮力，其实就是这两种力。
斥力使物体悬浮不难理解（图1）。
吸引力使物体悬浮是当物体向下的重力与向上电磁吸引力平衡时，物体便处于悬浮状态（图2）。
但是，利用一般的磁铁并不能把物体稳定地浮起。
要是你将两块磁铁的N极相对，你会发现无法使一块磁铁稳定地浮在另一块上。
所以，要把物体浮起并不如想像般简单。
二、磁悬浮技术的应用磁悬浮技术主要应用在运载技术上。
它不仅能够用于地面运载，也可以用于海上运载，还能用于垂直发射，美国就在试验用磁悬浮技术发射火箭。
磁悬浮技术在直线驱动、低温超导、电力电子、计算机控制与信息技术、医疗等多个领域都有极重要的价值。
概括地说，它是一种能带动众多高新技术发展的基础科学，又是一种具有极广泛前景的应用技术。
近几年，随着铁路高速化成为世界的热点和重点，铁路在各国交通运输格局中占有举足轻重的地位。
法国、日本、俄国、美国等国家列车时速由200千米向300千米飞速发展。
20世纪末，德国、日本、法国等国家的高速铁路运营时速达到360千米。
要使列车在如此高的速度下持续行驶，传统的车轮加钢轨组成的系统已经无能为力了。
所以，欧洲、日本现在正运行的高速列车，在速度上已没有多大潜力。
要进一步提高速度，必须转向新的技术，这就是超常规的列车——磁悬浮列车。
三、磁悬浮列车是什么磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。
应用准确的定义来说，磁悬浮列车实际上是依靠电磁吸力或电动斥力将列车车厢托起悬浮于空中并进行导向，实现列车与地面轨道间的无机械接触，从根本上克服传统列车轮轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题，只是在离轨道10mm或100mm的高度快速“飞行”。
直线电机的结构原理及应用
直线电机的结构原理及应用一、直线电机的结构直线电机是一种将电能转化为直线运动的装置。
它由定子和移子两部分组成。
1. 定子定子是直线电机的固定部分，主要包括定子线圈和铁芯。
定子线圈通电后会产生磁场，磁场的方向会影响移子的运动方向。
2. 移子移子是直线电机的运动部分，它负责将电能转化为机械能。
移子通常由磁铁和导体组成。
当定子线圈通电后，移子会受到磁场的作用而产生直线运动。
二、直线电机的原理直线电机的工作原理是基于洛伦兹力和自感力的相互作用。
1. 洛伦兹力洛伦兹力是指当电流通过导体时，导体会受到磁场的力的作用。
根据右手定则，电流方向与磁场方向垂直时，导体会受到一个与电流和磁场强度成正比的力。
2. 自感力自感力是指当电流通过线圈时，线圈会受到自身磁场的力的作用。
根据洛伦兹定律，线圈中产生的电流的变化会产生自感电动势，导致线圈自身受到一个与电流变化率成正比的力。
基于洛伦兹力和自感力的作用，当定子线圈通电时，会产生一个与磁场相关的力，这个力会驱动移子进行运动。
三、直线电机的应用直线电机在许多领域有着广泛的应用。
1. 工业领域直线电机在工业生产中用于驱动传送带、卷取机、搬运装置等设备。
由于直线电机具有高速、高效的特点，能够有效提高生产效率。
2. 交通运输领域直线电机被应用于磁悬浮列车中，用于提供驱动力和制动力。
直线电机的高速、高效特性使得磁悬浮列车具有更高的运行速度和更短的停车距离。
3. 医疗器械领域直线电机在医疗器械中被用于推动手术台、控制医疗设备等。
直线电机的精确控制性能和静音特点使得医疗器械更加安全可靠。
4. 家电领域直线电机在家电中被广泛应用，如洗衣机、空调、冰箱等。
直线电机的高效、低噪音特性使得家电产品更加节能环保。
四、结论直线电机是一种将电能转化为直线运动的装置，其工作原理基于洛伦兹力和自感力的相互作用。
直线电机在工业、交通、医疗和家电等领域有着广泛的应用前景。
未来，随着科技的不断进步，直线电机的性能和应用领域还将不断扩大。
磁悬浮列车的原理及应用 (2)
磁悬浮列车的原理及应用众所周知，传统的铁路列车都是依靠诸如蒸汽、燃油、电力等各种类型机车作为牵引动力，车轮和钢轨之间的相互作用作为运行导向，由铁路线路承受压力，借助于车轮沿着钢轨攘动前进的。
而磁悬浮列车则是一种依靠电磁场特有的"同性相斥、异性相吸"的特性将车辆托起，使整个列车悬浮在线路上，利用电磁力进行导向，并利用直线电机将电能直接转换成推进力，来推动列车前进的最新颖的第五代交通运输工具。
与传统铁路相比，磁悬浮列车有以下优点。
适于高速运行磁悬浮列车最大特点在于它没有通常的轮轨系统，由于消除了与轮轨之间的接触，不存在由于轮轨摩擦及黠着所造成的诸如极限速度等影响列车运行的问题，速度可达500km/h以上。
稳定安全列车运行平稳，能提高旅客舒适度，由于磁悬浮系统采用导轨结构，不会发生脱轨和颠覆事故，提高了列车运行的安全性和可靠性。
污染小，易维护磁悬浮列车在运行中既不产生机械噪声，也不排放任何废气、废物，对周边环境的污染极小，有利于环境保护，加上磁悬浮列车由于没有钢轨、车轮、接触导线等摩擦组件，可以省去大量维修工作和维修费用。
效率高能充分利用能源、获得较高的运输效率。
另外，磁悬浮列车可以实现全自动化控制，因此将成为未来最具有竞争力的一种交通工具。
磁悬浮列车的发展史磁悬浮列车是大约二百年前斯蒂芬森的"火箭"号蒸汽机车问世以来铁路技术最根本的突破。
磁悬浮列车在今天看来似乎还是一个新鲜事物，其实它的理论准备己有很长的历史。
磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。
进入70年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。
而美国和前苏联则分别在七八十年21卷第6期(总126期) 代放弃了这项研究计划，目前只有德国和日本仍在继续进行磁悬浮系统的研究，并均取得了令世人瞩目的进展。
直线电机和磁悬浮列车
一般电动机工作时都是转动的．但是用旋转的电机驱动的交通工具（比如电动机车和城市中的电车等）需要做直线运动，用旋转的电机驱动的机器的一些部件也要做直线运动．这就需要增加把旋转运动变为直线运动的一套装置．能不能直接运用直线运动的电机来驱动，从而省去这套装呢？几十年前人们就提出了这个问题．现在已制成了直线运动的电动机，即直线电机．直线电机的原理并不复杂．设想把一台旋转运动的感应电动机沿着半径的方向剖开，并且展平，这就成了一台直线感应电动机．在直线电机中，相当于旋转电机定子的，叫初级；相当于旋转电机转子的，叫次级．初级中通以交流，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动．这时初级要做得很长，延伸到运动所需要达到的位置，而次级则不需要那么长．实际上，直线电机既可以把初级做得很长，也可以把次级做得很长；既可以初级固定、次级移动，也可以次级固定、初级移动．直线电机是一种新型电机，近年来应用日益广泛．磁悬浮列车就是用直线电机来驱动的．磁悬浮列车是一种全新的列车．一般的列车，由于车轮和铁轨之间存在摩擦，限制了速度的提高，它所能达到的最高运行速度不超过300km/n．磁悬浮列车是将列车用磁力悬浮起来，使列车与导轨脱离接触，以减小摩擦，提高车速。
直线电机的工作原理及应用
直线电机的工作原理及应用摘要：直线电机是一种应用广泛的直线运动轴，它具有无接触、高精度、高速度、高加速度和长寿命等优点，在自动化生产和交通工具上得到广泛应用。
本文概括介绍了直线电机的构造、工作原理和应用，以及其优势和局限性。
关键词：直线电机、无接触、高精度、高速度、高加速度、长寿命正文：直线电机是一种使用电磁力来产生直线运动的电动机，它与传统的旋转电动机不同，可以实现无接触、高精度、高速度、高加速度和长寿命等优点。
直线电机的工作原理是利用电磁力的作用来使电机运动，当电流通过电线时，就会在电线周围产生一个磁场，当磁场与其他磁场发生相互作用时，就会产生电磁力，从而使电机产生直线运动。
直线电机主要分为两类，一类是利用固定磁铁和线圈之间的作用来产生运动，另外一类是利用电流在直线电机内部形成强大的磁场，从而使电机产生运动。
其中，利用磁铁和线圈之间作用的直线电机类似于传统的电动机，结构相对简单，速度和力矩较小，主要应用于较小的装置上。
利用内部磁场形成直线运动的直线电机，结构相对复杂，但可以实现高速度、高加速度等高性能。
直线电机具有广泛的应用，最常见的是在自动化生产线上，利用其高精度和高速度的特点来实现准确的运动控制。
例如，在半导体制造过程中，直线电机可以用于自动化装配设备来保证产品质量和生产效率。
此外，直线电机还可以应用于交通工具中，例如磁悬浮列车、磁浮飞车等。
尽管直线电机具有很多优点，但也存在其局限性。
例如，直线电机需要特殊的导轨和磁铁来实现运动，造价相对较高；此外，在高负载情况下，直线电机会产生较大的热量，导致设备损坏或性能下降等问题。
综上所述，直线电机是一种先进的电动机，具有很多优点，但在实践应用中还需要针对具体情况进行优化和改进。
未来，随着科技水平的不断提高，直线电机将会在更广泛的领域中得到应用。
在当前的制造业和自动化生产中，直线电机的应用越来越广泛。
它可以对生产效率进行优化，并且减少了劳动力成本，并实现了生产环境的安全和人员安全性，因此具有重要的优点和应用前景。
直线电机在磁浮交通系统中的应用
直线电机在磁浮交通系统中的应用摘要:本文首先介绍了发展磁浮交通系统的必要性，深入分析了直线电机的工作原理及独特优势，进而阐述了直线感应电机、常导直线同步电机在轮轨车辆、中低速磁浮及高速磁浮中的应用。
最后以直线电机应用于TR08型高速磁浮车为例，介绍其应用领域关键问题及技术。
关键词：直线电机；磁浮列车；TR08引言:随我国经济社会的快速发展，城镇之间的依赖关系进一步加强，城镇之间的互联互通建设作用愈发明显。
鉴于目前我国轨道交通运行现状，发展更高速度等级的轨道交通运输方式已成为推动社会发展的必然选择[1]。
目前，我国已掌握高速客运装备关键技术，已研制出多种型号，速度等级涵盖200kM/h~400 kM/h的各种型号的动车组产品，若需要进一步提高列车的速度等级，轮轨车辆已不再成为最佳选择方案[2]。
磁浮交通系统作为一种新型轨道交通发展模式，除具有较高的运行速度外，还具有能耗低、启动快及对环境影响小等优点，具有较好的发展前景[3]。
截止目前，我国的高速铁路通车里程已达到2.5万公里，“八纵八横”铁路网规划开始进入收尾阶段。
未来，磁浮交通系统将会成为轨道交通系统主流发展方向。
直线电机作为磁浮列车的牵引机构，其研究已成为发展磁浮交通的关键技术之一，探讨其在轨道交通中也显得尤为重要。
目前，随着社会经济的快速发展，直线电机的研发与应用显得愈发迫切。
本文将介绍直线感应电机及直线同步电机在高速磁浮系统中的应用。
1直线电机的工作原理及优势分析1.1原理直线电机的工作原理与传统旋转电机类似，可以将其看作由旋转电机沿半径方向切开展平得来，旋转电机的定子对应于直线电机的初级，旋转电机的转子对应于直线电机的次级。
较之于旋转电机气隙中的圆形旋转磁场，直线电机气隙磁场为行波磁场，旋转电机转子相对于定子产生旋转运动，而直线电机的次级则相对于直线电机的初级作直线运动。
通过改变通入定子绕组电流的大小、相位及频率，可达到改变气隙磁场同步转速的目的。
直线电机应用场景
直线电机应用场景1. 引言直线电机是一种将电能转化为机械能的装置，它与传统的旋转电机相比，具有更为广泛的应用场景。
直线电机通过产生直线运动，可以用于各种机械设备和系统中，提供精确的位置控制和高效的运动性能。
本文将深入探讨直线电机的应用场景，包括工业自动化、交通运输、医疗设备、航空航天等领域。
2. 工业自动化2.1 机床直线电机在机床上的应用越来越广泛。
传统的机床通常采用液压或气动系统来实现运动控制，但是这种方式存在能量浪费、噪音大、精度低等问题。
而直线电机具有高速、高精度、低噪音等优点，可以用于驱动铣床、磨床、车床等机床的进给运动和切削运动，提高加工效率和加工质量。
2.2 机器人直线电机在工业机器人中的应用也非常广泛。
传统的工业机器人通常采用旋转电机驱动关节运动，而直线电机可以直接实现直线运动，避免了传统机器人中的传动机构，提高了运动的精度和响应速度。
直线电机可以用于机器人的手臂、腿部等部位的驱动，实现各种复杂的运动轨迹和动作。
2.3 自动化生产线在自动化生产线中，直线电机可以用于物料搬运、装配、检测等环节。
直线电机具有高速、高精度的特点，可以实现快速准确地将物料从一个位置转移到另一个位置，提高生产线的效率和自动化水平。
直线电机还可以用于装配过程中的定位和夹持，确保装配的精度和质量。
3. 交通运输3.1 磁悬浮列车直线电机在磁悬浮列车中起到了至关重要的作用。
磁悬浮列车通过电磁力实现悬浮和推进，而直线电机作为推进系统的核心部件，可以提供高速、平稳的推进力，使列车在轨道上快速行驶。
直线电机还可以实现列车的制动和调速，提高列车的安全性和舒适性。
3.2 电动汽车直线电机在电动汽车中的应用也越来越广泛。
传统的电动汽车通常采用旋转电机驱动车轮转动，而直线电机可以直接驱动车轮进行直线运动，避免了传统电动汽车中的传动装置，提高了传动效率和能量利用率。
直线电机可以用于电动汽车的加速、制动和定速巡航等功能，提高了电动汽车的性能和续航里程。
直线电机的应用领域都有哪些
直线电机的应⽤领域都有哪些直线电机驱动技术⾄诞⽣发展⾄今已越来越成熟，它以精度⾼、⽆磨损、噪⾳低、效率⾼、响应快、节省空间等突出优点使其在各领域应⽤⼴泛，直线电机在民⽤、⼯业、军事等⾏业中都得到⼴泛应⽤。
1.在交通运输业中我国于2002年成功⽣产出由直线电机拖动的磁悬浮列车，该车采⽤全新的外形曲线，流线型⼦弹头前围。
车长15⽶，宽3⽶，空重20吨，内设44个座位，可载负100⼈，最⼤载重量为16吨，设计时速150公⾥/⼩时，试验时速80公⾥/⼩时.我国已成为掌握磁悬浮技术的少数国家之⼀。
2.在建筑⾏业中例如，现在智能⼤厦⼴泛使⽤直线电机驱动的电梯。
世界上第⼀台使⽤直线电机驱动的电梯是1990年4⽉安装于⽇本东京都关岛区万世⼤楼，该电梯载重600kg ，速度为105m/min ，提升⾼度为22.9m 。
由于直线电机驱动的电梯没有曳引机组，因⽽建筑物顶的机房可省略。
如果建筑物的⾼度增⾄1000⽶左右，就必须使⽤⽆钢丝绳电梯，这种电梯采⽤⾼温超导技术的直线电机驱动，线圈装在井道中，轿厢外装有⾼性能永磁材料。
直线电机电梯3.在半导体⾏业中直线电机以其⾼速、⾼精度、⽆污染的特点，⼴泛应⽤于光刻机、IC 粘接机、IC 塑封机等多种加⼯设备，⽽且单台设备往往需要多台直线电机。
2018-02-22 11:55光刻机的结构4.在医疗⾏业中直线电机也崭露头⾓，⼤到电动护理床、X光透视床、电动⼿术台，⼩到⼼脏起搏器都有直线电机的应⽤实例。
5.在数控加⼯⾏业中传统的“旋转电机+滚珠丝杠”的传动形式所能达到的最⾼进给速度为30m/min，加速度仅为3m/2s。
直线电机驱动⼯作台，速度为传统传动⽅式的30倍，加速度是传统传动⽅式的10倍，最⼤可达10g;刚度提⾼了7倍;直线电机直接驱动的⼯作台⽆反向⼯作死区;由于电机传动惯量⼩，由其构成的直线伺服系统可以达到较⾼的频率响应.6.在军事⾏业中美国电⽓与电⼦⼯程师(IEEE)学会《SPECTRUM ONLINE⽹站》2004年11⽉12⽇报道，美*开始测试两套使航空母舰弹射飞机的⽅式发⽣⾰命性变化的系统。
直线电机在轨道交通中的应用与关键技术综述
直线电机在轨道交通中的应用与关键技术综述摘要：轨道交通目前已经成为改善城市交通拥堵的有效方式，在大规模建设和发展的同时，也涌现出很多新的技术问题。
作为轨道交通中重要组成部分，直线电机的应用结构较为复杂，实际运行中容易受到诸多因素影响和干扰，进而威胁到轨道交通的安全运行。
因此，本文重点探究轨道交通中直线电机的应用原理，并分析其中的关键技术，积累经验进一步推动直线电机的实践应用。
关键词：轨道交通；直线电机轮轨；直线电机；交通安全城市化进程加快带动了交通事业发展，作为交通事业发展的重要组成部分，轨道交通凭借其快速、安全、稳定的优势特点，受到了人们的青睐和支持。
在轨道交通中，其中集合了诸多复杂、先进的技术，为了保证轨道交通列车安全行驶，应进一步加强核心技术的管控力度。
由于轨道交通列车运行速度提升和运行安全的要求不断提升，因此要求轨道交通车辆具备更强的爬坡能力和全天候运行能力。
由于直线电机结构简单，呈现非黏着驱动的优势特点，更适合磁悬浮列车的发展需要，有助于进一步增强列车的爬坡和转弯能力。
因此，1轨道交通车辆中直线感应电机的应用直线感应电机多呈现为单边型，铝板和钢板构成了结构的复合次级。
初级置于车上或沿轨道铺设，具体划分为长初级以及短初级两种。
1.1短初级直线感应电机对于轨道交通车辆而言，选择短初级直线感应电机，具有鲜明的特点：①初级在车辆上，其供电原理为受流靴经过接触网供电；②刺激属于复合型，结构简单，直接敷设在轨道上，总体造价不高；③接触轨供电方式一定程度上限制轨道交通车辆运行速度。
1.1.1直线电机轮轨车辆直线电机轮轨车辆行驶中，在转向架上设置初级悬挂，配备两台电机，一台逆变器供电，有别于旋转电机配合齿轮箱传动形式，优势更为突出[1]。
传递牵引力，可以规避钢轨和车轮黏着因素不良影响，提升车辆整体运行性能，具体表现在爬坡性能和转弯性能；精简轴箱定位结构，基于柔性定位方式赋予轨道交通车辆灵活的线路规划能力；直线电机不需要齿轮箱传动装置支持，因此结构约束适当的宽松，隧道断面是以往轨道车辆60%左右，土建工程造价可以大幅度下降。
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直线电机在磁悬浮列车上的应用
院系：工学院机械系
专业：机械设计制造及其自动化
班级：10机电2班
*名：**
学号：*********
时间：2012年6月3日
摘要
这篇论文介绍的是直线电机在磁悬浮列车领域的应用，随着电力电子技术、电机应用更为重要，本论文重要介绍的是国际上现在非常重视的磁悬浮列车，他的工作原理，电磁设计特点，与国际接轨，同世界站在同一个视点，同时，也介绍了我国在磁悬浮列车方面所作出的努力，以及我国在这面所潜有的能力。
电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。
电动机主要由定子与转子组成。
通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。
电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动电机的优缺点，以及应用范围。
各种电动机中应用最广的是交流异步电动机（又称感应电动机），它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固，但功率因数较低，调速也较困难。
大容量低转速的动力机常用同步电动机电动机（见同步电机）。
同步电动机不但功率因数高，而且其转速与负载大小无关，只决定于电网频率。
工作较稳定。
在要求宽范围调速的场合多用直流电动机。
但它有换向器，结构复杂，价格昂贵，维护困难，不适于恶劣环境。
20世纪70年代以后，随着电力电子技术的发展，交流电动机的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，已开始得到应用。
电动机在规定工作制式（连续式、短时运行制、断续周期运行制）下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称为它的额定功率，使用时需注意铭牌上的规定。
电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配，避免出现飞车或停转。
电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。
电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。
由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。
下面我们就谈论下直线电动机在磁悬浮列车上的应用。
高速磁浮列车
一提到直线电机, 人们首先想到的是磁浮列车。
这是很自然的, 因为磁浮列车是直线电机实际应用的最突出的例子。
美、英、日、法、西德、加拿大等国都在研制直线电气机车, 其中日本进展最快, 日本国有铁道总合研究所开发的ML 一50 型直线电气机车, 采用同步直线电机驱动。
定子三相绕组装在反“ T ”字形、长7 k m 的铁道上,8 个超导电磁极装在车身上, 车身与地面用8个超导电磁极悬浮。
车身长13m , 宽4m,高3 m ,自重lo t 。
定子电压300ov , 电流1100 A。
超导磁极线圈电流45 x 20弓A , 超导磁悬浮线圈电流25 x A , 设计时速50 0 km, 1979年12月试验时创造了时速5 17 km 的记录。
日本准备在2000年前建设三条磁浮列车干线。
高速磁悬浮铁道运输有EMS 与EDS 两大系统. EMS（机车车辆侧驱动）是一种吸引式电磁悬浮系统, EDS（轨道侧驱动）是一种排斥式电动悬浮系统. 德国磁悬浮列车的发展经历了从长定子同步直线电动机的EDS , 到短定子异步直
线电动机的EMS , 再到长定子同步直线电动机的 EMS 的过程,并最终确定了长定子EMS 的发展路线.
德国高速磁悬浮列车以其无接触式电磁悬浮、驱动和导向系统为铁路交通开辟了新的前景. 磁悬浮列车的速度高达500 km/ h , 尽管运行速度很高但能量消耗却不大,运行时没有摩擦损耗,舒适性好,对环境的影响很小[ 2 ]. 另外其悬浮和导向系统环绕导轨（即车辆从外面包着路面）,且悬浮、导向和制动功能被设计成既是冗余的又是各不相同的,因此运行时非常安全.
德国磁悬浮列车经过长达数10 年的发展,技术已趋于成熟,目前几个国家如德国、美国和中国等正考虑将长定子磁悬浮列车投入使用. 在美国,拉斯维加斯已决定在该城与洛杉矶之间的交通线上使用德国的高速磁悬浮列车;德国针对磁悬浮列车在国内的应用,也展开了大规模的调查, 莱茵走廊/ 美茵—莱茵 / 鲁尔以及北德和南德地区均属考虑之列;中国上海正在建造磁悬浮铁路,使用德国高速磁悬浮列车TR -08 技术,力争成为世界上第一条实际应用的磁悬浮铁路.
工作原理
德国TR 型磁悬浮列车无接触式的牵引技术要求采用长定子同步直线电机驱动. 电机定子铁心由015 mm 厚的电工钢片叠压而成,被固定在导轨的下部;定子三相绕组由防护电缆组成,预先成形,并由敷线车将其嵌放在导轨两侧的定子槽中. 定子三相绕组通电后,产生一个移行磁场,与布置在车辆上的悬浮（励磁）磁铁相互作用,实现牵引. 其工作原理如图1 所示.
图1 长定子同步直线电机的工作原理图
为获得恒定的悬浮力,德国TR 型磁悬浮列车采用吸引式电磁悬浮原理,由同步电机的定子铁心与车辆上的悬浮磁铁之间形成气隙磁通产生悬浮力. 其悬浮和牵引系统合二为一,这也是德国TR 型磁悬浮列车的优势所在. 为满足列车
高速运行的要求, TR 型磁悬浮列车采用独立的导向系统,线路两侧垂直地布置有钢板（导向和制动轨）,车辆两侧相应地布置有导向磁铁,它与线路的钢板形成闭合回路. 电磁铁线圈通电后,可产生足够的横向导向力,但独立导向系统增加了车的重量和线路成本[ 3 ].
因线路很长,为避免能量损失,将长定子线路分成独立区段,只在车辆所在区段接通电源,由变电站向安装在线路两侧的定子三相绕组供电. 改变三相交流电流频率,可从静止到运行速度范围内连续调整牵引力.
电磁设计特点
长定子同步直线电动机与一般旋转电机相比,设计计算大致相同,需要经过磁路计算、参数计算、额定励磁磁动势计算、励磁数据计算、损耗和效率计算几个部分[4 ]. 所不同的是设计长定子同步直线电动机时,要考虑长定子直线电机的自身特点、以及与一般旋转电机的不同之处,主要表现为:
（1）旋转电机转子受离心力作用,直线电机转子不受离心力.
（2）旋转电机径向单边磁拉力互相抵消,只剩下切向力,产生电磁转矩;直线电机单边磁拉力不抵消, 正好利用它作为悬浮力.
（3）直线电机具有边缘效应.
（4）一般旋转电机定子绕组长期工作,绕组内一直流有电流;而长定子直线电机定子绕组是短时间通电,短时工作.
综上所述,可见长定子同步直线电动机有其自身的电磁设计特点,现归纳如下: （1）电机极数多, 取每极每相槽数q = 1 ;为便于布置绕组, 长定子采用单层绕组, 用电缆线直接埋入.
（2）长定子绕组短时工作, 定子绕组电流密度j1 可选得大一些.
（3）由于每极每相槽数q = 1 且采用均匀气隙, 定子齿谐波磁动势较大, 利用其产生的一阶和二阶齿谐波磁场与装在转子励磁磁极表面上的直线发电机绕组相互作用, 在直线发电机绕组中感应出交流电, 输出电功率. 当列车运行速度超过100 km/ h 时, 车辆所必需的励磁磁能、空调、照明装置以及辅助装置所必需的能源均由直线发电机提供.
（4）转子不受离心力的影响, 而且气隙均匀, 因此主极不再需要模压的极靴.
（5）利用单边磁拉力作为悬浮力, 因此直线电机除计算推力外, 还要计算悬浮力.
（ 6）边缘效应要用有限元法计算, 对直轴同步电抗x d 、交轴同步电抗x q 和直轴瞬态电抗x d ′等参数及推力要进行适当修正.
（7）旋转同步电机的集肤效应系数KF 的计算公式不能用于直线电机, 频率f > 30 Hz 时,直线电机随频率变化的系数取 KF = 1 +0.004（f -30）. 另外,因结构不同,旋转同步电机的机械损耗和温升的计算公式均不适用于直线电机,需采用新的计算公式.
（8）悬浮和牵引系统合二为一,可根据列车重量确定电机磁路所需励磁.先由车重确定悬浮力的大小,然后计算出气隙磁密和气隙磁通,即可确定磁路所需励磁磁动势.
（9）列车重量在运行时可近似看作常数,因此悬浮力及产生悬浮力的气隙磁密基本恒定,运行时调节励磁电流以保持气隙磁密不变,可见推力大小与定子绕组电流成正比.
（10）由速度公式v=2 fτ可知,频率增加时,速度增大,运行阻力必定增大,因此所需推力及电流须相应增大,即频率最大时运行阻力最大,相应的推力及电流的稳态值也将为最大.
12）运行时保持气隙磁通不变,则电机磁路各部分的磁通密度也不变,因此磁路所需励磁磁动势一定而与频率无关.
（13）电枢反应发生在列车所在位置,电枢反应电抗及电枢反应磁动势计算与一般旋转电机相同.无列车处,定子绕组只产生漏磁通和漏电动势.
（14）由于铁耗近似与频率的1.3 次方成正比,还与气隙磁密的平方成正比,而列车重量一定时气隙磁密不变,因此铁耗只随频率变化,频率最大时铁耗最大;又由于铜耗与电流的平方成正比,而频率最大时电流稳态值最大,因此频率最大时稳态运行时的铜耗也最大.
值得庆幸的是, 我国已着手进行磁浮列车的研制工作。
由铁道部科学研究院机车车辆研究所研制的T Y 一01 型基础研究试验列车的设计方案已经制定, 并正式列入国家计划项目。
该车长13.7m , 宽2.95m, 高3m ,自重12.7t, 设计最高时速5腼, 由6台15.75 kw 的单边直线异步电机驱动, 常规导电磁悬浮。