线性电机工作原理和特点.doc

線性電機工作原理和特點
四号线采用线性驱动原理是利用其车载定子线圈与敷设在地面上的转子反应板相互之间电气耦合使列车产生驱动力，并且与传统旋转电机相比较，在取消有关齿轮传动机构，采用径向转向架等措施后，使列车在高度、重量、不依赖车轮-钢轨粘着系数等方面，有着先天性的优势，总结起来有以下几方面：
1、 列车高度减小，导致所要求隧道净空及开挖面积减少，可大量减少土建费用
2、 列车要求线路弯曲半径小：由于采用了径向转向系统，其要求的极限弯曲半径可小于30米，这对线路选线有很大的方便性，特别是在城市中心区，对于躲开敏感地区，减少城市设施的拆迁有无可比拟的优越性。
3、 不依赖钢轨-车轮粘着系数
① 可大量减少列车噪音，目前地铁产生噪音已严重影响地铁声誉，减少噪音已成为目前地铁车辆设计、轨道设计的重要课题。采用线性电机系统可从根本上减少钢轨与车辆之间的摩檫噪音
② 可精确定位列车，大大提高了列车在采用移动闭塞信号方式情况下的安全可靠性，可采用与传统列车编组方式不同的运营模式；
③ 列车运行不受天气的影响，由于其驱动力为电磁力而非车轮，所以这种方式的列车运行不受风雷雨雪天气的影响；
4、 大坡道爬坡能力：由于不依赖钢轨-车轮粘着系数，其爬坡能力可达到6%，与传统旋转电机列车相比（3%），具有更加灵活的选线能力，间接节省土建费用，可灵活地利用线路所经过的区段采用地下、地面、高架桥堑式等；
5、 减少运营费用：与传统旋转电机相比，其电机系统基本无维修，可大量减少运营人员。
总之，线性电机驱动系统与传统旋转电机驱动系统相比，在线路选线、设备维修、降低地铁系统整体造价等方面存在相当的优越性，特别是针对广州地铁四号线，由于三次过珠江，全长60多公里，既通过市区又与郊区相连，采用线性电机驱动系统在线路选线或采用地上地下方式等方面存在较大的灵活性，可尽量利用其大爬坡能力，小曲线半径通过能力的特点，方便灵活地选择线路平纵断面，从而大量地节省土建建设及拆迁费用。
当然，线性电机系统也存在一定的缺点，主要是由于定子、转子间隙较传统电机大而造成其整体电机传动效率的下降。为控制电机效率的恶性降低，应严格控制定子、转子之间的间隙，这也是在下面将谈到为何将转子部分纳入受电系统的原因。
线性电机驱动与传统电机驱动方式相比存在以下方式的不同：
1、 车辆
主要有两点，一是采用了径向转向架，以实现其小曲线半径通过能力；二是线性电机定子部分成直线敷设于机车车辆下部。其难点主要是大功率牵引电机的研制；
2、 供电系统
l 四轨系统
目前最成功的线性电机驱动系统，采用四轨方式驱动，原因是线性电机效率降低后，同样驱动力的情况下需要更大的牵引电流，在此情况下，特别是750V系统若采用钢轨回流系统将造成较大的钢轨电位和杂散电流，防护难度大。因此，采用较大截面的钢铝复合轨可大大地减少牵引回路电阻，增加牵引变电所的间距，并且一劳永逸地避免杂散电流的防护问题。虽然钢铝复合轨增加了一根钢轨，增加了一定的投资，但取消杂散电流防护措施节省的投资完全可以与之相抵消。所以，采用四轨系统对应线性电机系统是完全必要的。