直线电机轨道交通PPT课件
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《城市轨道交通车辆总体及转向架》11直线电机轨道交通车辆
第二节 直线电机的基本原理
驱动原理
传统的电传动内燃机车或电力机车的牵引动力来自于传统 的旋转电机，它是依靠电动机的定子中产生的旋转磁场使得其 中的转子转动起来，再依靠传动装置将动力传递到车轮从而使 列车获得牵引动力。
驱动装置都在车上，车辆产生动力之后传递到车轮上， 依靠车轮与钢轨的黏着力驱动车辆向前行驶。
第三节 直线电机轨道交通的特点
（1）优点 爬坡能力强 转弯半径小 隧道断面小 噪声低、振动小
（2）缺点 轨道结构复杂、要求高 牵引能耗大
感应板 直线电机轮轨交通系统轨道结构与传统的轨道结构型式基 本相同，但要在道床中间安设感应板。其他结构在选型的时 候要考虑与直线电机系统的特点和要求相适应。
首都机ห้องสมุดไป่ตู้线
在正线轨道道岔区则通过在道床中心设置预埋有螺栓套管的 独立支撑墩来提供安装固定条件；
对于铺设木枕的所 有库外线路(包含道岔区)， 则采用直接将木螺栓拧入 木枕的方式来固定感应板 支架。
广州地铁4号线采用日 本技术感应板安装有扣压 件扣压固定，感应板高度 调整通过扣压件中的调整 板实现。
道岔
直线电机道岔主要有两个特点： 1. 径向转向架，小半径车辆，可采用小号码道岔； 2. 感应板在岔心断开，车辆依靠惯性前进。
广州地铁4号线 2005
首都机场线 2008
谢谢大家！
第11章 直线电机轨道交通车辆
直线电机轨道交通发展概况 直线电机的基本原理 直线电机轨道交通的特点 直线电机轨道交通车辆
第一节 直线电机轨道交通发展概况
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。
直线电机PPT课件
第12章 直线电机
图 12 - 2 平板型直线电动机 (a) 短初级； (b) 短次级
第12章 直线电机
图12 - 2所示的平板型直线电机仅在次级的一边具 有初级， 这种结构型式称单边型。单边型除了产生切 向力外， 还会在初、 次级间产生较大的法向力， 这在 某些应用中是不希望的。 为了更充分地利用次级和消 除法向力， 可以在次级的两侧都装上初级。 这种结构 型式称为双边型， 如图12 - 3所示。
根据电磁感应定律， 当磁钢相对于线圈以速度v运 动时， 磁通切割线圈边， 因而在两线圈中产生感应电 势E， 其值可用下式表示：
E2Wk
L
第12章 直线电机
式中， W/L为线圈的线密度， Φ为每极磁通。 因而感应 电势与直线运动速度成线性关系。 这就是直线测速机的 基本原理。
从关系式可见， 线圈的线密度决定着测速机的输出 斜率的值。 若线圈绕制不均匀， 排列不整齐， 造成线 圈各处密度不等， 会使电压脉动等指标变坏。 因此， 线圈的绕制需十分精心， 这是决定电机质量的关键之一。
第12章 直线电机
在平板型电机里线圈一般做成菱形， 如图12 - 5(a)(图 中只示出一相线圈的连接)， 它的端部只起连接作用。 在管形电机里， 线圈的端部就不再需要， 把各线圈边 卷曲起来， 就成为饼式线圈， 如图12 - 5(b)所示。 管 型直线感应电动机的典型结构如图12 - 6所示， 它的 初级铁心是由硅钢片叠成的一些环形钢盘， 初级多相 绕组的线圈绕成饼式， 装配时将铁心与线圈交替叠放 于钢管机壳内。 管型电机的次级通常由一根表面包有 铜皮或铝皮的实心钢元或厚壁钢管构成。
第12章 直线电机
与旋转电机传动相比， 直线电机传动主要具有下 列优点：
(1) 直线电机由于不需要中间传动机械， 因而使整 个机械得到简化， 提高了精度， 减少了振动和噪音；
《直线电机轨道交通》课件
社会影响
促进城市可持续发展
直线电机轨道交通的建设将有力推动城市可持续发展，缓解城市 交通拥堵，降低空气污染。
提升城市形象
新型直线电机轨道交通将成为城市的新名片，提升城市的形象和 国际影响力。
带动相关产业发展
直线电机轨道交通的建设和运营将带动相关产业的发展，如装备 制造、电子信息、新能源等产业。
05 直线电机轨道交通的案例 分析
优势
高效节能
直线电机直接驱动列车，减少机械损耗，提 高能源利用效率。
高速度与大载客量
直线电机技术使得列车运行速度更快，且能 承载更多乘客。
低噪音
采用非接触式驱动方式，减少机械摩擦和振 动，降低噪音污染。
维护成本低
由于减少了机械部件，使得维护工作量减少 ，降低长期运营成本。
挑战
技术成熟度
相较于传统轮轨技术，直线电机轨道 交通技术仍需进一步成熟和验证。
上海磁悬浮列车
案例介绍
上海磁悬浮列车是中国第一条商业化运营的磁悬 浮线路，具有高速、安全、舒适的特点。
技术特点
磁悬浮技术通过磁场力使列车悬浮于轨道上，减 少了摩擦和阻力，实现了高速运行。
应用情况
上海磁悬浮列车连接了浦东国际机场和龙阳路地 铁站，为旅客提供了便捷的出行选择。
日本新干线
案例介绍
日本新干线是全球第一条高速铁路，具有高速度、高安全、高舒适 的特点。
起源
起源于20世纪初，但直到最近几十年才得到广 泛应用。
应用阶段
20世纪末至21世纪初，多个城市开始建设直线 电机轨道交通系统。
ABCD
初期探索
20世纪初，人们开始探索直线电机技术。
未来展望
随着技术的进步和环保需求的增加，直线电机轨 道交通有望在未来得到更广泛的应用。
直线电机地铁车辆
直线电机地铁车辆
图8-1 旋转异步电机向直线异步电机的演变 (a)沿径向剖开 (b)把圆周展成平面
பைடு நூலகம்线电机地铁车辆
图8-2 直线电机的工作原理 (a)旋转电机 (b)展开 (c)直线电机
直线电机地铁车辆
2 直线电机地铁车辆的主要特点
直线电机地铁车辆将直线异步电机的定子安 装在车辆转向架上，将转子安装在轨道中间， 转子也可称为感应板，采用非磁性体（铜板或 铝板）和磁性体（钢板）构成的复合金属板， 以兼具两者的优点。
5.辅助系统 列车辅助系统由静止三相逆变器、 DC/DC110V电源以及它们的负载组成。
7.制动系统
列车采用先进的EP2002制 动系统。
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直线电机地铁车辆
2.车体 直线电机地铁车辆的车体包括底架、侧墙、端墙、车 顶、司机室等部件；一般采用焊接整体承载结构。 3.转向架
图8-4 广州地铁4 号线车辆转向架
直线电机地铁车辆
4.电气牵引系统 直线电机由VVVF
逆变器供电和驱动。
6.列车控制技术
列车管理系统集中提 供控制和监视车载系统和 设备的功能。
项目
直线电机地铁 车辆
直线电机地铁车辆
1 直线电机简介
直线电机是一种能将电能直接转换成直线运动的机械能 ，而不需要中间转换机构的传动装置。如图8-1所示，直线 异步电机则可理解为旋转异步电机沿轴向剖开，展成平面 的电机传动系统。如图8-2所示，系统在行波磁场与次级永 磁体的作用下产生驱动力，从而实现运动部件的直线运动 。
直线电机地铁车辆
2 直线电机地铁车辆的主要特点
直线电机地铁车辆的基本特点总结如下： （1）具有良好的动力性能。 （2）振动和噪声小。 （3）可实现径向转向架。 （4）安全性和可靠性高。 （5）良好的编组灵活性和运营适应性。 （6）建设成本低。
第9章-直线电机PPT课件
6
图9.2 直线电机X-Y定位平台
图9.2为采用直线电机驱动的X-Y定位平台，具 有高速度、高加速度、精确性高且定位快速、无 摩擦损耗、运动平顺、可靠度高、耐久使用、维 护简单、小型化设计所需空间小、单轴上可有复 数动子等特性。主要应用于精密机床、半导体、 集成电路板、精密光电、生物科技、激光、精密 检测仪器等行业。
8
采用直线电机驱动的新型直线驱动装置与系
统和其他非直线电机驱动的装置与系统相比，具有 如下一些优点：
(1)采用直线电机驱动的传动装置，不需要任 何转换装置而直接产生推力，因此，它可以省去 中间转换机构，简化了整个装置或系统，保证了 运行的可靠性，提高传递效率，降低制造成本， 易于维护。据国外资料报道，曾经有台直线电机 驱动的洗衣机，每天24小时连续不停地工作了7 年，而没有作任何维修。
可以认为，直线电机是旋转电机在结构方面的 一种演变，它可以看作是将一台旋转电机沿径向剖 开，然后将电机的圆周展成直线，这样就得到了由 旋转电机演变而来的最原始的直线电机，如图9.5所 示。由定子演变而来的一侧称为初级或原边，由转 子演变而来的一侧称为次级或副边。
14
图9.5中演变而来的直线电机，其初级和次 级长度是相等的，由于在运行时初级与次级之 间要作相对运动，如果在运动开始时，初级与 次级正巧对齐，那么在运动中，初级与次级之 间互相耦合的部分越来越少，而不能正常运动。 为了保证在所需的行程范围内，初级与次级之 间的耦合能保持不变，因此实际应用时，将初 级与次级制造成不同的长度。
按照励磁方式的不同，直线直流电动机可分 为永磁式和电磁式两种，前者多用于功率较小的 自动记录仪表中，如记录仪中笔的纵横走向驱动， 摄影机中快门和光圈的操作等；后者主要用于较 大功率的驱动。下面分别予以简要介绍。
图9.2 直线电机X-Y定位平台
图9.2为采用直线电机驱动的X-Y定位平台，具 有高速度、高加速度、精确性高且定位快速、无 摩擦损耗、运动平顺、可靠度高、耐久使用、维 护简单、小型化设计所需空间小、单轴上可有复 数动子等特性。主要应用于精密机床、半导体、 集成电路板、精密光电、生物科技、激光、精密 检测仪器等行业。
8
采用直线电机驱动的新型直线驱动装置与系
统和其他非直线电机驱动的装置与系统相比，具有 如下一些优点：
(1)采用直线电机驱动的传动装置，不需要任 何转换装置而直接产生推力，因此，它可以省去 中间转换机构，简化了整个装置或系统，保证了 运行的可靠性，提高传递效率，降低制造成本， 易于维护。据国外资料报道，曾经有台直线电机 驱动的洗衣机，每天24小时连续不停地工作了7 年，而没有作任何维修。
可以认为，直线电机是旋转电机在结构方面的 一种演变，它可以看作是将一台旋转电机沿径向剖 开，然后将电机的圆周展成直线，这样就得到了由 旋转电机演变而来的最原始的直线电机，如图9.5所 示。由定子演变而来的一侧称为初级或原边，由转 子演变而来的一侧称为次级或副边。
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图9.5中演变而来的直线电机，其初级和次 级长度是相等的，由于在运行时初级与次级之 间要作相对运动，如果在运动开始时，初级与 次级正巧对齐，那么在运动中，初级与次级之 间互相耦合的部分越来越少，而不能正常运动。 为了保证在所需的行程范围内，初级与次级之 间的耦合能保持不变，因此实际应用时，将初 级与次级制造成不同的长度。
按照励磁方式的不同，直线直流电动机可分 为永磁式和电磁式两种，前者多用于功率较小的 自动记录仪表中，如记录仪中笔的纵横走向驱动， 摄影机中快门和光圈的操作等；后者主要用于较 大功率的驱动。下面分别予以简要介绍。
直线电机
直线电机作用原理
直线电机车辆技术优势
1、车身降低导致隧道断面面积减小，减低了
地铁投资成本。
直线电机车辆技术优势
2、非粘着驱动形式使加减速可靠、磨耗少， 爬坡能力大大增强。
直线电机车辆技术优势
3、取消了齿轮传动机构，曲线通过能力增加， 并降低了噪音。
直线电机车辆技术优势
4、磨损部件少，车辆维护量降低，车轮寿命长。
模块一、城市轨道交通概要
项目二、城市轨道交通发展的新趋势 项目三、我国城市轨道交通发展概况
二、城市轨道交通发展的新趋势
（一）新交通系统
新交通系统是新开发的具有高速、准点、舒适和污染小的交通方 式及其运行服务系统的总称，一般泛指以无人驾驶的车厢在专用路权 及自动化控制条件下运行的新型运输系统。 按行走方式分为：①自动化导轨交通系统。是导入计算机和全自 动控制系统的双轨铁路、独轨铁路。属中量轻轨输送方式，适于承担 的运输范围介于公共汽车和市郊铁路间；②新型无轨交通系统或复合 交通系统。是以自动控制的新型无轨电车在导向槽中行驶的系统；③ 步行者援助系统。由高速人行道、自动扶梯和小座舱组成，用于运送 上下飞机的旅客和邮件；④公共汽车运营自动控制系统。是为适应非 大量的乘客需求，通过计算机系统收集信息、并将其组织起来开行无 固定路线的小型公共汽车或公共汽车站间运行自动预报系统。
国外直线电机车辆
日本东京12号线直线电机车辆
Hale Waihona Puke 国外直线电机车辆加拿大直线电机车辆
国内直线电机车辆
广州地铁四号线直线电机车辆
（三）磁悬浮列车
磁悬浮列车是利用电磁铁同性相斥、异性 相吸的原理实现对列车的支撑、导向和牵引。
磁悬浮列车与轮轨牵引列车的根本区别 支 撑 导 向 牵 引 轮轨 车轮落在钢轨上，由钢 利用钢轨和轮 采用电力牵引提供牵 牵引列车 轨支撑列车的全部重量。 缘进行导向。 引动力。 依靠车辆与轨道之间的 利用电磁力进 由直线牵引电动机提 供列车的推进动力。 磁浮列车 电磁系统产生吸引力(或 行导向。 排斥力)将车辆托起，使 列车悬浮于轨道之上。
城市轨道交通概论PPT通用课件
14条主线，2条支线，380个车站，87个交汇 站，总长221.6km
年客运量9.76亿人次
路网分三个阶段扩展，于1990年完工
Московский метрополитен имени В. И. Ленина，世界上使用频率最高的地下轨道系统
12条线路，171个车站，87个交汇站，总长 287km
➢服务区间： 主要在市区，也可延伸到市郊
➢站间距较密，电力驱动，线路全封闭，信号自动化控制， 具有运量大、速度快、安全、准时、舒适、节约城市土地 资源等特征
序号
项目
技术参数
序 号
1
高峰小时单向运 送能力
30000~70000人
9
2
列车编组
4~8节，最多11节 10
项目 安全性和可靠性 最小曲线半径
世界上少数使用胶轮路轨系统的重铁系统
世界最繁忙的地铁系统之一
4.圣保罗地铁
1、2、3、5号线全长61.3km，车站55个， 日客运量330万人次
7~12号线全长260.8km，车站93个 世界最清洁的地铁系统
一、我国城市轨道交通发展历史 起始阶段 开始建设阶段 建设高潮阶段 建设调整阶段 蓬勃发展阶段
部分城市，如：东京、莫斯科、大阪开始发展 城市轨道交通
汽车过度增加造成了道路拥堵，空气、噪声污 染，能源危机等问题
城市轨道交通重新得到重视
许多国家开始修建地铁，城市轨道交通的发展 从欧美扩展到亚洲国家
城市化的趋势导致人口高度集中，要求城市轨 道交通高速发展以适应客流需求
城市轨道交通本身具有大运量、高效率、节约 土地资源的优势
8
与地面交通隔离 率
100%
（2）适应范围
大运量 准时性和速达性 与其他交通方式无相互干扰 噪声小，污染少 节约土地资源 建设费用高
年客运量9.76亿人次
路网分三个阶段扩展，于1990年完工
Московский метрополитен имени В. И. Ленина，世界上使用频率最高的地下轨道系统
12条线路，171个车站，87个交汇站，总长 287km
➢服务区间： 主要在市区，也可延伸到市郊
➢站间距较密，电力驱动，线路全封闭，信号自动化控制， 具有运量大、速度快、安全、准时、舒适、节约城市土地 资源等特征
序号
项目
技术参数
序 号
1
高峰小时单向运 送能力
30000~70000人
9
2
列车编组
4~8节，最多11节 10
项目 安全性和可靠性 最小曲线半径
世界上少数使用胶轮路轨系统的重铁系统
世界最繁忙的地铁系统之一
4.圣保罗地铁
1、2、3、5号线全长61.3km，车站55个， 日客运量330万人次
7~12号线全长260.8km，车站93个 世界最清洁的地铁系统
一、我国城市轨道交通发展历史 起始阶段 开始建设阶段 建设高潮阶段 建设调整阶段 蓬勃发展阶段
部分城市，如：东京、莫斯科、大阪开始发展 城市轨道交通
汽车过度增加造成了道路拥堵，空气、噪声污 染，能源危机等问题
城市轨道交通重新得到重视
许多国家开始修建地铁，城市轨道交通的发展 从欧美扩展到亚洲国家
城市化的趋势导致人口高度集中，要求城市轨 道交通高速发展以适应客流需求
城市轨道交通本身具有大运量、高效率、节约 土地资源的优势
8
与地面交通隔离 率
100%
（2）适应范围
大运量 准时性和速达性 与其他交通方式无相互干扰 噪声小，污染少 节约土地资源 建设费用高
城市轨道交通车辆技术《直线电机的基本结构》
第一页，共三页。
直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种演 变，它可看作是一台旋转电机沿径向剖开，然后将 电机的圆周展成直线，如下图。这样就得到了由旋 转电机演变而来的最原始的直线电机。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。
第二页，共三页。
内容总结
直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种演变，它可看作是一台旋转电机沿径向剖开，然后将电 机的圆周展成直线，如下图。这样就得到了由旋转电机演变而来的最原始的直线电机。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
直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种演 变，它可看作是一台旋转电机沿径向剖开，然后将 电机的圆周展成直线，如下图。这样就得到了由旋 转电机演变而来的最原始的直线电机。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。
第二页，共三页。
内容总结
直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种演变，它可看作是一台旋转电机沿径向剖开，然后将电 机的圆周展成直线，如下图。这样就得到了由旋转电机演变而来的最原始的直线电机。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
北京机场线及直线电机课件
直线电动机的工作原理
直线异步电动机的结构主要包括定子、动子和直线运动的支撑轮三部分。为 了保证在行程范围内定子和动子之间具有良好的电磁场耦合，定子和动子的 铁心长度不等。定子可制成短定子和长定子两种形式。由于长定子结构成本 高、运行费用高，所以很少采用。直线电动机与旋转磁场一样，定子铁心也 是由硅钢片叠成，表面开有齿槽；槽中嵌有三相、两相或单相绕组；单相直 线异步电动机可制成罩极式，也可通过电容移相。
从旋转电动机到直线电机电动机的演化
直线电机分类
• （1）按结构
短 初 级 短 次 级
短 次 级
短 初 级
（2）按功能用途
• 1.力电机 力电机是指单位输入功率所能产生的推力，或单位体积所能产生的推 力，主要用于在静止物体上或低速的设备上施加一定的推力的直线电 机。它以短时运行、低速运行为主，例如阀门的开闭，门窗的移动， 机械手的操作、推车等等。这种电机效率较低，甚至为零（如对静止 物体上施加推力时，效率为零），因此，对这类电机不能用效率这个 指标去衡量它，而是用推力／功率的比来衡量，即在一定的电磁推力 下，其输入的功率越小则说明其性能越好。 • 2.功电机 功电机主要作为长期连续运行的直线电机，它的性能衡量的指标与旋 转电机基本一样，即可用效率、功率因数等指标来衡量其电机性能的 优劣。例如高速磁悬浮列车用直线电机，各种高速运行的输送线等等。 • 3.能电机 能电机是指运动构件在短时间内所能产生的极高能量的驱动电机，它 主要是在短时间、短距离内提供巨大的直线运动能，例如导弹、鱼雷 的发射，飞机的起飞以及冲击、碰撞等试验机的驱动等等。这类直线 电机的主要性能指标是能效率（能效率＝输出的动能／电源所提供的 电能）。
北京机场线
主讲人：成铭 小组成员：成铭 金辉 罗媛 李彦蕊
城市轨道交通车辆构造项目八PPT课件
项目8 城轨交通车辆
新技术
目录
8.1 直线电机地铁车辆 8.2 磁浮城轨交通车辆
8.1 直线电机地铁车辆
8.1.1 直线电机简介
直线电机是一种能将电能直接转换成直线运动的机械能 ，而不需要中间转换机构的传动装置。如图8-1所示，直线 异步电机则可理解为旋转异步电机沿轴向剖开，展成平面 的电机传动系统。如图8-2所示，系统在行波磁场与次级永 磁体的作用下产生驱动力，从而实现运动部件的直线运动 。
8.2 磁浮城轨交通车辆
图8-5 磁浮列车
8.2 磁浮城轨交通车辆
8.2.1 磁浮列车的发展史
日本于1962年开始研究常导磁浮铁路 20世纪70年代初开始转而研究超导磁浮铁路 1972年，首次成功地完成了2.2 t重的超导磁浮列车试验，其速度达到50
km/h 1977年12月，在宫琦磁浮铁路试验线上，列车最高速度达到了204 km/h 1979年12月又进一步提高到517 km/h 1982年11月，磁浮列车的载人试验获得成功。 1995年，载人磁浮列车试验时的最高速度达到了411 km/h。东京至大阪间
由于磁铁存在同性相斥和异性相吸，故磁浮列车也有两种相应的 形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁浮列 车。它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之 间所产生的相斥力，使车体悬浮运行。另一种则是利用磁铁异性相吸 原理而设计的电动力运行系统的磁浮列车。它是在车体底部及两侧倒 转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作 用板和感应钢板，以此控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10 ～15 mm的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡，从而使 车体悬浮于车道的导轨面上运行。
②超导磁斥型。超导磁斥型磁浮列车是利用超导磁铁和低温技术来实现列 车与线路之间的悬浮运行的。其悬浮间隙大小一般在100 mm左右，这种磁浮 列车在低速时并不悬浮，当速度达到100 km/h时才悬浮起来。它的最高运行 速度可以达到1 000 km/h，当然其建造技术和成本要比常导磁吸型磁浮列车 高得多。
新技术
目录
8.1 直线电机地铁车辆 8.2 磁浮城轨交通车辆
8.1 直线电机地铁车辆
8.1.1 直线电机简介
直线电机是一种能将电能直接转换成直线运动的机械能 ，而不需要中间转换机构的传动装置。如图8-1所示，直线 异步电机则可理解为旋转异步电机沿轴向剖开，展成平面 的电机传动系统。如图8-2所示，系统在行波磁场与次级永 磁体的作用下产生驱动力，从而实现运动部件的直线运动 。
8.2 磁浮城轨交通车辆
图8-5 磁浮列车
8.2 磁浮城轨交通车辆
8.2.1 磁浮列车的发展史
日本于1962年开始研究常导磁浮铁路 20世纪70年代初开始转而研究超导磁浮铁路 1972年，首次成功地完成了2.2 t重的超导磁浮列车试验，其速度达到50
km/h 1977年12月，在宫琦磁浮铁路试验线上，列车最高速度达到了204 km/h 1979年12月又进一步提高到517 km/h 1982年11月，磁浮列车的载人试验获得成功。 1995年，载人磁浮列车试验时的最高速度达到了411 km/h。东京至大阪间
由于磁铁存在同性相斥和异性相吸，故磁浮列车也有两种相应的 形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁浮列 车。它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之 间所产生的相斥力，使车体悬浮运行。另一种则是利用磁铁异性相吸 原理而设计的电动力运行系统的磁浮列车。它是在车体底部及两侧倒 转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作 用板和感应钢板，以此控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10 ～15 mm的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡，从而使 车体悬浮于车道的导轨面上运行。
②超导磁斥型。超导磁斥型磁浮列车是利用超导磁铁和低温技术来实现列 车与线路之间的悬浮运行的。其悬浮间隙大小一般在100 mm左右，这种磁浮 列车在低速时并不悬浮，当速度达到100 km/h时才悬浮起来。它的最高运行 速度可以达到1 000 km/h，当然其建造技术和成本要比常导磁吸型磁浮列车 高得多。
《新型城市轨道交通》第五讲-直线电机轨道交通
新型城市轨道交通主讲刘景军2010年3月上海工程技术大学城市轨道交通学院新型城市轨道交通第五讲直线电机轨道交通1、直线电机的发展历史2、直线电机的基本原理3、直线电机轨道交通的特点4、直线电机轨道交通的应用情况直线电机的由来o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，从而省去这套装置，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。
概述o直线电机结构可以根据需要制成扁平型、圆筒型或盘型等各种型式。
它与其他非直线电机驱动的装置相比，具有以下优点：Ø采用直线电机驱动的传动装置，不需要任何转换装置而直接产生推力。
它可以省去中间转换机构，简化了整个装置或系统，而且运行可靠、效率提高、易于维护、降低成本。
Ø普通旋转电机由于受离心力的作用，其圆周速度受到限制，而直线电机运行时，它的直线速度可以不受限制。
Ø直线电机是通过电能直接产生电磁推力的，其运动可以无机械接触，大大减小了机械损耗。
Ø旋转电机通过钢绳、齿条、传动带等转换机构转换成直线运动，噪声是不可避免的，而直线电机是靠电磁力驱动装置运行的，噪声很小或无噪声。
Ø直线电机结构简单，初级铁心在嵌线后可用环氧树脂等密封成整体，可在潮湿、腐蚀或有害和高低温环境中使用。
Ø直线电机散热效果好，特别是常用的扁平型短初级直线电机，初级的铁心和绕组端部，直接暴露在空气中，同时次级很长，热量容易散发，热负荷可取较高值，不需要附加冷却装置。
o直线电机主要有两方面不足：Ø与同容量旋转电机相比，直线电机的效率和功率要素要低，尤其是在低速时比较明显。
主要原因：一是直线电机初、次级气隙一般比旋转电机的气隙要大，因此所需的磁化电流较大，使损耗增加；二是由于直线电机初级铁心两端开断，产生了所谓的边端效应，从而引起波形畸变等问题，也导致损耗增加，但从整个系统来看，直线电机省去中间传动装置，系统的效率有时还会比旋转电机的系统高。
直线电机原理ppt课件
;.
14
2）圆筒型直线电机
圆筒式直线电机，次级一般是厚壁钢管，为了提高单位体积所产生的起动推 力，可以在钢管外圆覆盖一层1~2mm厚的铜管或铝管，成为复合次级，或 者在钢管上嵌置铜环或浇铸铝环，成为类似于笼型的次级。
嵌置铜环或铝环的圆筒式次级
;.
15
3. 气隙 直线电机的气隙相对于旋转电机的气隙要大得多，主要是为了保证在长距离运动中， 初级与次级之间不致摩擦。
第 4 章 直线电动机 Linear Motor
1 ;.
4.1 直线电动机概述 4.1.1 直线电动机的原理与分类
从旋转电动机到直线电机的演化
旋转电动机的定子和转子分别对应直线电动 机的初级和次级
;.
2
单边型直线电动机 短 初 级
短 次 级
;.
3
双边型直线电动机 短 次 级
短 初 级
;.
4
圆筒式结构
;.
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二、推进系统：
磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动机的原理
车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就像是同步直线电动机的励磁线圈，地 面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用，它就像同步直线 电动机的长定子绕组。
从电动机的工作原理可以知道，当作为定子的电枢线圈有电时，由于 电磁感应而推动电机的转子转动。
;.
17
磁悬浮列车分为常导型和超导型两大类。
常导型
德国高速常导磁浮列车为代表
利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起，悬浮的 气隙较小，一般为10毫米左右。常导型高速磁悬浮列车的 速度可达每小时400～500公里，适合于城市间的长距离快 速运输。
上海磁浮列车为此类
;.
18
超导型
直线感应电机及其应用PPT课件
图24 北京国际机场线 图25 北京国际机场线线路图
第27页/共47页
5. 直线感应电动机应用及发展பைடு நூலகம்势
图26 长次级感应板
图27 分段长初级
第28页/共47页
5. 直线感应电动机应用及发展趋势
直线电机轮轨交通系统的特点 1) 爬坡能力强
由于车辆的运动是依靠直线电机所产生的电磁力来推进，而车辆 车轮仅起支撑承载作用，不传递力，不再受到轮轨黏着因素的制约。 因此，车辆可以获得很强的起动、加速和减速动力性能，尤其具有突 出的爬坡能力，线路最大坡度可以允许在8%以上，传统的地铁车辆最 大允许3%，并能在恶劣的环境和轨面条件下保持良好的性能。
第13页/共47页
3. 直线感应电机的边端效应
2）铁心开断引起的脉振磁场
即使三 相电流对称， 而直线电机 由于铁心开 断仍然会产 生相对于初 级不移动的 脉振磁场。
t=0时电密和 磁动势的分布
t=0时磁密的 分布
t=T/4时磁动势 和磁密的分布
图10 直线电机中脉振磁场的形成
第14页/共47页
3. 直线感应电机的边端效应
第3页/共47页
2.直线感应电动机的结构和基本原理
2.1 直线电机的分类
电机
变压器 旋转电机 直线电机
直线感应电机 直线同步电机 直线直流电机 直线步进电机 直线特种电机
第4页/共47页
2.直线感应电动机的结构和基本原理
2.2 直线感应电动机的结构
图1 旋转电机和直线电机示意图 a）旋转电机 b)直线电机
1.直线电机的发展历史
直线电动机的动子为往复直线运动，它将电能直接转换成直线运动的机械 能。
在许多装置中需要直线运动，若采用旋转电动机驱动， 需要通过中间转换装置。中间转换传动机构的存在，使整 机存在着体积大、效率低、精度差、噪声大等问题。
第27页/共47页
5. 直线感应电动机应用及发展பைடு நூலகம்势
图26 长次级感应板
图27 分段长初级
第28页/共47页
5. 直线感应电动机应用及发展趋势
直线电机轮轨交通系统的特点 1) 爬坡能力强
由于车辆的运动是依靠直线电机所产生的电磁力来推进，而车辆 车轮仅起支撑承载作用，不传递力，不再受到轮轨黏着因素的制约。 因此，车辆可以获得很强的起动、加速和减速动力性能，尤其具有突 出的爬坡能力，线路最大坡度可以允许在8%以上，传统的地铁车辆最 大允许3%，并能在恶劣的环境和轨面条件下保持良好的性能。
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3. 直线感应电机的边端效应
2）铁心开断引起的脉振磁场
即使三 相电流对称， 而直线电机 由于铁心开 断仍然会产 生相对于初 级不移动的 脉振磁场。
t=0时电密和 磁动势的分布
t=0时磁密的 分布
t=T/4时磁动势 和磁密的分布
图10 直线电机中脉振磁场的形成
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3. 直线感应电机的边端效应
第3页/共47页
2.直线感应电动机的结构和基本原理
2.1 直线电机的分类
电机
变压器 旋转电机 直线电机
直线感应电机 直线同步电机 直线直流电机 直线步进电机 直线特种电机
第4页/共47页
2.直线感应电动机的结构和基本原理
2.2 直线感应电动机的结构
图1 旋转电机和直线电机示意图 a）旋转电机 b)直线电机
1.直线电机的发展历史
直线电动机的动子为往复直线运动，它将电能直接转换成直线运动的机械 能。
在许多装置中需要直线运动，若采用旋转电动机驱动， 需要通过中间转换装置。中间转换传动机构的存在，使整 机存在着体积大、效率低、精度差、噪声大等问题。
第1讲 城市轨道交通概述PPT课件
单轨系统的特点
➢ 列车在区间运行发生事故时，难以安设救援 设施，疏散和救援工作都比较困难。
该系统适宜于在市区较窄的街道上建造高架 线路，目前一般多用于运动会、体育场、机场 和大型展览会等场所与市区的短途联系。
1.2 城市轨道交通的特点
➢ 运量大：由于采用现代化的轨道交通运行方式， 从理论上讲运量可以较大幅度地提高（依据列 车编组、车辆载客量、发车间隔时间等要素确 定）。地铁单向每小时最大运送能力可达 30000～70000人次，轻轨交通在6000～30000 人次之间，而公共电车、汽车仅为8000人次。
广州地铁4号线在世界上第一个采用中大运量 的直线电机运载系统。
地铁屏蔽门系统
轨道交通车辆型号
轨道交通车辆按“个头”可分为A、B、C 三种型号，A型“块头”最大、运能最高。 A型车 基本尺寸：长22m、宽3.0m、高3.8m B型车 基本尺寸：长19m、宽2.8m、高3.8m C型车 基本尺寸：长19m、宽2.6m、高3.8m
在中国国家标准《城市公共交通常用名词 术语》中，城市轨道交通定义为 “通常以电 能为动力，采取轮轨运转方式的快速大运量公 共交通之总称”。
目前城市轨道交通已经形成市郊铁路、地 铁、轻轨、单轨等多种类型并存与发展的状态。
市郊铁路（Urban Railway）
市郊铁路也称通勤铁路（Commute Rail）， 是连接城市市区与郊区、城市核心区与周围几十 千米甚至更大范围的卫星城镇的铁路，主要服务 于人口密度相对较低的郊区。
莫斯科地铁采用俄罗斯标准轨距1524mm，同 时采用第三轨供电。站间平均距离为1800m， 列 车在具有较长站间距的两站之间的运行速度一般 为42km/h。
2.2 国内城市轨道交通的发展
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驱动装置都在车上，车辆产生动力之后传递到车轮 上，依靠车轮与钢轨的黏着力驱动车辆向前行驶。
10
直线电机如同将旋转电机沿半径方向切开展平而成。 直线电机牵引的轮轨交通车辆将电机的定子部分安装 在车辆的转向架上，将转子沿线路铺设在轨道中间。
11
感应板要安置在轨道道床上，其与钢轨、道床以及三轨的尺寸链 关系至为重要。
直线电机轨道交通
一、直线电机轮轨交通 二、磁悬浮轨道交通
1
2
3
4
5
6
7
8
9
一 直线电机轮轨交通
1.工作原理
驱动原理
传统的电传动内燃机车或电力机车的牵引动力来自于传 统的旋转电机，它是依靠电动机的定子中产生的旋转磁场使 得其中的转子转动起来，再依靠传动装置将动力传递到车轮 从而使列车获得牵引动力。
24
道岔
直线电机道岔主要有两个特点： 1. 径向转向架，小半径车辆，可采用小号码道岔； 2. 感应板在岔心断开，车辆依靠惯性前进。
25
4.应用发展
26
温哥华skytrain 1986
27
日本东京大江户线 1991
28
纽约肯尼迪机场线 2003
29
吉隆坡格兰纳再也线 1998
30
广州地铁4号线 2005
You Know, The More Powerful You Will Be
45
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
46
12
当电流通过定子电磁铁线圈时，会产生向前方向的磁场，通过与
轨道反应板的相互作用产生牵引力。列车靠车轮支撑在轨道上，由于
反应板固定在轨道上，反作用力推动定子，带动转向架和列车向前运
行。
13
2.系统特点
（1）优点 爬坡能力强 转弯半径小 隧道断面小 噪声低、振动小
（2）缺点 轨道结构复杂、要求高 牵引能耗大
22
首都机场线在正线轨道非道岔区通过在钢筋混凝土长轨枕中 部预埋螺栓套管来提供安装固定条件；
在正线轨道道岔区则通过在道床中心设置预埋有螺栓套管的 独立支撑墩来提供安装固定条件；
对于铺设木枕的所有库外线路(包含道岔区)，则采用直接 将木螺栓拧入木枕的方式来固定感应板支架。
23
广州地铁4号线采用日本技术感应板安装有扣压件扣压固定， 感应板高度调整通过扣压件中的调整板实现。
14
3.轨道结构
直线电机轮轨交通系统轨道结构与传统的轨道结构型式 基本相同，但要在道床中间安设感应板。其他结构在选型的 时候要考虑与直线电机系统的特点和要求相适应。
15
钢轨选型
广州地铁4号线、首都机场线正线、辅助线采用60kg/m 钢轨，车场采用50kg/m钢轨。
扣件选型
扣件选择要考虑直线电机大坡度、小半径、气隙控制 的要求。
39
3.日本中低速磁浮铁路技术HSST
日本东部丘陵线
40
41
工作原理
42
上海磁悬浮道岔
43
日本东部丘陵线道岔
44
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
31
首都机场线 2008
32
二 磁悬浮轨道交通
日本超导超高速磁浮铁路技术ML 德国常导超高速磁浮铁路技术TR 日本中低速磁浮铁路技术HSST
33
1.日本超导磁浮铁路技术ML
山梨试验线
34
悬浮原理
35
驱动原理
36
导向原理
37
2.德国常导超高速磁悬浮铁路技术TR
上海磁悬浮 TR08
38
工作原理
17
温哥华空中列车（skytrain）
18
日本长轨枕道床
19
广州地铁4号线
20
首都机场线
21
感应板
感应板安装在走行轨之间。 加拿大在道床或轨枕上预埋螺栓，感应板固定在螺栓上， 铺装方便，易调整，端头可悬空。 日本在轨枕上预埋螺栓，采用扣压件扣压感应板； 优点是 稳定性较好； 缺点是感应板的调整量很小，对轨道的要求过高， 感应板端头不能悬空。
日本神户市营地铁海岸线采用的Nabla型扣件；广州地 铁4号线在地下线整体道床坡度<20‰、半径>400 m的地段 采用单趾弹簧扣件，高架桥上采用单趾弹簧+不锈钢复合垫 板，在坡度≥20‰或半径≤400m的曲线地段采用弹条Ⅲ型分 开式扣件；首都机场线采用DTⅥ2-2型扣件系统。
16
道床选型
马来西亚吉隆坡格兰纳再也线
10
直线电机如同将旋转电机沿半径方向切开展平而成。 直线电机牵引的轮轨交通车辆将电机的定子部分安装 在车辆的转向架上，将转子沿线路铺设在轨道中间。
11
感应板要安置在轨道道床上，其与钢轨、道床以及三轨的尺寸链 关系至为重要。
直线电机轨道交通
一、直线电机轮轨交通 二、磁悬浮轨道交通
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一 直线电机轮轨交通
1.工作原理
驱动原理
传统的电传动内燃机车或电力机车的牵引动力来自于传 统的旋转电机，它是依靠电动机的定子中产生的旋转磁场使 得其中的转子转动起来，再依靠传动装置将动力传递到车轮 从而使列车获得牵引动力。
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道岔
直线电机道岔主要有两个特点： 1. 径向转向架，小半径车辆，可采用小号码道岔； 2. 感应板在岔心断开，车辆依靠惯性前进。
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4.应用发展
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温哥华skytrain 1986
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日本东京大江户线 1991
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纽约肯尼迪机场线 2003
29
吉隆坡格兰纳再也线 1998
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广州地铁4号线 2005
You Know, The More Powerful You Will Be
45
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
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12
当电流通过定子电磁铁线圈时，会产生向前方向的磁场，通过与
轨道反应板的相互作用产生牵引力。列车靠车轮支撑在轨道上，由于
反应板固定在轨道上，反作用力推动定子，带动转向架和列车向前运
行。
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2.系统特点
（1）优点 爬坡能力强 转弯半径小 隧道断面小 噪声低、振动小
（2）缺点 轨道结构复杂、要求高 牵引能耗大
22
首都机场线在正线轨道非道岔区通过在钢筋混凝土长轨枕中 部预埋螺栓套管来提供安装固定条件；
在正线轨道道岔区则通过在道床中心设置预埋有螺栓套管的 独立支撑墩来提供安装固定条件；
对于铺设木枕的所有库外线路(包含道岔区)，则采用直接 将木螺栓拧入木枕的方式来固定感应板支架。
23
广州地铁4号线采用日本技术感应板安装有扣压件扣压固定， 感应板高度调整通过扣压件中的调整板实现。
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3.轨道结构
直线电机轮轨交通系统轨道结构与传统的轨道结构型式 基本相同，但要在道床中间安设感应板。其他结构在选型的 时候要考虑与直线电机系统的特点和要求相适应。
15
钢轨选型
广州地铁4号线、首都机场线正线、辅助线采用60kg/m 钢轨，车场采用50kg/m钢轨。
扣件选型
扣件选择要考虑直线电机大坡度、小半径、气隙控制 的要求。
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3.日本中低速磁浮铁路技术HSST
日本东部丘陵线
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工作原理
42
上海磁悬浮道岔
43
日本东部丘陵线道岔
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写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
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首都机场线 2008
32
二 磁悬浮轨道交通
日本超导超高速磁浮铁路技术ML 德国常导超高速磁浮铁路技术TR 日本中低速磁浮铁路技术HSST
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1.日本超导磁浮铁路技术ML
山梨试验线
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悬浮原理
35
驱动原理
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导向原理
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2.德国常导超高速磁悬浮铁路技术TR
上海磁悬浮 TR08
38
工作原理
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温哥华空中列车（skytrain）
18
日本长轨枕道床
19
广州地铁4号线
20
首都机场线
21
感应板
感应板安装在走行轨之间。 加拿大在道床或轨枕上预埋螺栓，感应板固定在螺栓上， 铺装方便，易调整，端头可悬空。 日本在轨枕上预埋螺栓，采用扣压件扣压感应板； 优点是 稳定性较好； 缺点是感应板的调整量很小，对轨道的要求过高， 感应板端头不能悬空。
日本神户市营地铁海岸线采用的Nabla型扣件；广州地 铁4号线在地下线整体道床坡度<20‰、半径>400 m的地段 采用单趾弹簧扣件，高架桥上采用单趾弹簧+不锈钢复合垫 板，在坡度≥20‰或半径≤400m的曲线地段采用弹条Ⅲ型分 开式扣件；首都机场线采用DTⅥ2-2型扣件系统。
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道床选型
马来西亚吉隆坡格兰纳再也线