直线电机的应用

摘要：直线电机已开始在磁悬浮铁路、城市轨道交通中应用。介绍了直线电机的
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

术经济特征进行了对比，总结了上述交通方式的适用范围。
1、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。特别
是上个世纪中叶以来，随着科技的进步，轨道交通运输方式不仅在诸如速度、密
度、重量等性能方面有了很大提高，而且轨道交通方式本身也发生了巨大的变革
快速轨道交通有地铁、轻轨、单轨等多种方式。牵引方式历经蒸汽牵引、内燃牵引、
电力牵引等阶段，目前在世界范围内又发展出直线电机牵引的交通方式，包括
磁悬浮铁路、直线电机轮轨交通、磁悬浮飞机等。该交通方式目前正在迅速发展，
将来会成为本世纪的主要交通方式之一。
    本文介绍以直线电机作为牵引方式的新型客运交通方式，主要包括技术原理
和技术经济分析，最后对我国发展轨道交通系统提出发展建议。
2. 直线电机及分类
2.1 直线电机原理
    传统的轮轨接触式铁路，车辆所获得的牵引力（或称驱动力）、导向力和支
承力均依靠轮轨相互作用获得，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。直线电机交通系统不使用传统的旋转电机而使用直线电机
(liner motor)来获得牵引动力。可以想象将传统的旋转电机从转子中心向一侧
切开并且展直，这样旋转电机则变为直线电机。或者认为直线电机是半径无限大
的旋转电机。这时定子中的旋转磁场将变为直线移动磁场，车辆将随着直线电机
磁场的移动而向前运动。
2.2 直线电机分类
    直线电机可以根据磁场是否同步、定子长度及驱动方式等因素进行分类。
2.2.1 按直线电机定子长度划分
    根据定子长度的不同，直线电机可以划分为长定子直线电机和短定子直线电
机。
    长定子直线电机的定子（初级线圈）设置在导轨上，其定子绕组可以在导轨

“

”

上无限长地铺设，故称为 长定子 。长定子直线电机通常用在高速及超高速磁悬
浮铁路中，应用在长大干线及城际铁路领域。
短定子直线电机的定子设置在车辆上。由于其长度受列车长度的限制，故称为
“

”

短定子 。短定子直线电机通常用在中低速磁悬浮铁路及直线电机轮轨交通中，

用在城市轨道交通领域。
2.2.2 按直线电机的磁场是否同步划分
    导轨磁场与车辆磁场可以同步运行，也可以不同步运行。据此可以将直线电
机划分为直线同步电机和直线感应电机两大类型。
    直线同步电机 LSM(Liner Synchronous Motor)一般采用长定子技术，定
子线圈（初级线圈）安装在导轨上，而转子线圈（次级线圈）安装在车辆上。导
轨上的转子磁场与车辆上的定子磁场同步运行，控制定子磁场的移动速度就可
以准确控制列车的运行速度。高速、超高速磁悬浮铁路一般使用该种长定子直线
同步电机。德国的运捷

TR 和日本的 MLX 系统均使用这种直线同步电机。