《城轨车辆控制系统》课件-直线牵引电动机结构及特性

城轨车辆控制系统直线牵引电动机结构及特性

2026/1/51直线牵引电动机结构及特性

直线电动机可认为是旋转电机在结构方面的一种演变。

图

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。2026/1/51直线牵引电动机结构及特性

直线电动机特点：

（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，因此可不受粘着的限制，能获得较高的加速度和减速度。（3）直线电动机运行噪音较小。

直线电动机分类：

直线异步电动机（LIM）

直线同步电动机（LSM）

直线直流电动机（LDM）

在城市轨道交通中以LIM应用较多。2026/1/51直线牵引电动机结构及特性1．直线异步电动机的分类

（1）按结构分类：

平板形单边式平板形双边式圆筒形

（2）按电源分类：

三相电源二相电源

（3）按动体分类：

短初级方式(即以初级作为动体)

短次级方式(即以次级作为动体)2026/1/51直线牵引电动机结构及特性2．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。（2）直线异步电动机的原理

（a）旋转感应电机（b）直线感应电机

图

感应电机的基本工作原理1-定子；2-转子；3-磁场方向1-初级；2-次级；3-行波磁场2026/1/51直线牵引电动机结构及特性3．直线异步电动机特性

图直线异步电动机的推力-速度特

性与旋转异步电动机的特性比较（1）推力-速度特性

（2）推力一气隙特性图直线异步电动机的推力-气隙特性2026/1/51直线牵引电动机结构及特性（3）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和反向行波磁场，运行过程中将产生阻力和增大附加损耗。这种效应当初、次级相对静止时也存在，因而称为静态纵向边缘效应，纵向即磁场移动的方向。初、次级相对运动时的磁场和涡流分布的畸变称为动态纵向边缘效应

在横向的边缘区域磁场削弱，造成空载气隙磁场横向分布的不均匀，这是第一类横向边缘效应。次级导体板对电流分布及气隙磁场密度沿横向分布的影响，称为第二类横向边缘效应2026/1/51直线牵引电动机结构及特性4．直线异步电动机

的优缺点

①

直线电机最主要的优点是直接产生直线运动而不需要中间转换装置。

②

起动推力大，可实现大范围的加速和减速，零部件不受离心力的作用，直线速度不受限制。

③

直线电机的初级和次级的结构都很简单，特别是次级，有时甚至可直接利用部分设备本体或运行轨道。可在条件恶劣(潮湿、粉尘、有害气体)的环境中使用。④

总体结构简单，扁平型部件高度低；噪声小，重量轻，维修容易。

（1）优点

2026/1/5直线牵引电动机结构及特性

①效率和功率因数低（一般在0.6-0.65左右）。通常直线异步电动机的极距/气隙比旋转电动机大一倍左右。出具和次级之间的气隙大，需要的磁化电流大，所以空载电流大；

边缘效应特别是纵向边缘效应减小驱动推力，增大了损耗。

②除驱动推力外，直线电机初级和次级之间有吸引力，因而必须增加构架强