直线电机与磁浮交通技术

直线电机与磁浮交通技术

作者：叶云岳

直线电机是一种新颖电机，磁浮与直线

电机结合引出一些新技术，如磁悬浮列车；生产输送线等。

直线电机主要是直线电动机，它是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需任何中间转换机构的传动装置。它是20世纪下半叶电工领域中具有新原理、新理论的新技术，它所具有的特突优势，已越来越引起了人们的重视。

直线电机的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。直线电机可以在几秒钟内把一架几千公斤重的直升飞机拉到每小时几百公里的速度，它在真空中运行时，其时速可达几千上万公里。在军事上，人们利用它制成各种电磁炮，并试图将它用于导弹、火箭的发射；在工业领域，直线电机被用于生产输送线，以及各种横向或垂直运动的一些机械设备中；直线电机除具有高速、大推力的特点以外还具有低速、精细的另一特点，例如，步进直线电机，它可

以做到步距为1μm 的精度，因此，直线电机又被应用到许多精密的仪器设备中，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。除此之外，直线电机还被用于各种各样的民用装置中，如门、窗、桌、椅的移动，门锁、电动窗帘的开、闭等等，尤其在交通运输业中，人们利用直线电机制成了时速达500km 以上的磁浮列车。

磁浮技术是一种无接触技术，它可在旋转与直线运动中得到许多应用。

它的应用优点是：

1、无接触式应用，无磨擦，摩耗，振动噪音大幅下降，寿命长；

2、特殊场合应用，如真空、高温、低温、水蒸气、生物体内等特殊应用，不损害原体；

3、需控制的场合应用，如位置、过速、振动等控制比较容易；

4、具有一些特殊场合应用：如记忆、学习、判断能力的能力，运行状态的监视、记录、诊断能力等；

5、可控力的分布性应用：如磁浮车、磁浮轴承各点位置力的分布与控制。

它的未来发展趋势主要为：

1、控制上以DSP为主体的控制磁浮技术得到了更多的应用；

2、永磁材料、超导材料在磁浮技术中得到了进一步的应用；

3、多变量控制等控制理论促进了磁浮技术的发展；

4、计算机的发展普及，超大规模集成电路，新材料的发展，宇宙空间的发展，技术的高度化，多样化以及节能环保等都对磁浮技术提出了要求。

磁浮技术按磁体与导体的不同组合有许多分类与相应的应用，磁浮列车仅仅是其中的一个具体应用。

由直线电机与磁浮技术构成了磁浮列车的主体。不同型式直线电机与磁浮技术构成了不同型式的磁浮列车。

磁浮列车改变了传统轨道车辆靠轮轨摩擦力推进的方式，采用磁力悬浮车体，直线电机驱动技术，使列车在轨道上浮起滑行，在交通技术发展上是一个重大突破，被誉为21世纪一种理想的交通工具。磁浮列车与现有的常规列车相比，其突出的优点主要表现为：

1、速度快，时速可达500km以上；

2、安全，无翻车或脱轨的危险；

3、无污染，乘坐舒适，无轮轨接触的噪音和振动；

4、占地小，可高架且对轨道承重要求低，因而占地较少；

5、对复杂地形的适应性较强，爬坡能力强，转弯半径小；

6、造价不高，整体结构易维修，节能。

磁浮列车按其不同型式直线电机与磁浮技术可分为两类：

1、常导吸浮型

用一般导体线圈，以异性磁极相吸的原理，一般由同步或异步直线电动机驱动的，这样一种磁浮列车，常称为常导吸浮型磁浮列车，以德国为主要代表。时速可根据需要设计为100km/h或500km/h。磁浮高度一般在10mm。

2、超导斥浮型

用低温超导线圈，以同性磁极相斥原理，一般由同步直线电动机驱动的磁浮列车，常称为超导斥浮型磁浮列车。以日本为主要代表。时速一般高速为多，即500km/h以上。磁浮高度可达100mm以上。

磁浮列车的研制方向，可分为低速、中速和高速三种方式，见表1。开发低速磁浮的原因，一是传统地铁系统的造价急剧上升；二是电力电子技术和控制技术的发展。这两个原因使其与传统地铁具有了竞争力。

磁浮列车的优越性引起世界许多发达国家的重视，已投入这一研究和试验的有德国、日本、美国、俄罗斯、法国、英国、加拿大、韩国及瑞士、瑞典等，有的国家投资巨大。德国和日本是世界上磁浮列车研究与开发最强的国家，它们在国内建造了多条试验线，我国上海浦东线主要引进了德国的技术。

我国从80年代始，在国家投入少量经费资助的情况下，少数高校、科研单位开展了常导磁浮列车的基础性研究实验工作，西南交大研制的4吨试验车和国防科大研制的6吨试验车先后实现了成功运行。1994年9月中科院在北京香山召开了磁浮列车专题会议，提出了要大力开展我国磁浮列车技术的研究与开发。国家科委对这方面的软课题给予了支持，并列入了“九五”和“十五”重大科技计划中。此外，我国与日本、德国、俄罗斯等国在磁浮列车的技术系统交流方面，来往较多。1995至1996年，日本企业界与浙江省、上海市以及我国有关方面多次接触，就上海到杭州之间建立一条磁浮列车商业运行线的可能性进行了多次会谈，并由国家科委、铁道部及中科院、浙江大学、西南交大、国防科大等组成了“磁浮列车重大技术经济问题研究”软课题，进行了研究。1997年，国家科委、铁道部委托浙江大学与日本工业界共同在杭州浙江大学召开了磁浮列车国际学术研讨会，世界上几乎所有研制磁浮列车的国家都参与了该次会议。上海磁浮线的建立，为我国在磁浮交通技术方面的研究开发与发展提供了一个良好的开端。(end)