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马达又称为直线电机,是一种将传统的旋转电机沿轴线方向切开后,将旋转电机的初级展开作为线性马达的定子,次级通电后在电磁力的作用下沿着初级做直线运动,成为线性马达的动子。
我们常说的磁悬浮,往往和线性马达驱动有着很大联系。磁浮运输系统通常采用“线性马达”作为推进系统的。
线性马达的构成原理
设靠三相交流电力励磁的移动用电磁石 (作为定子),分左右两排夹装在铝板两旁 (但不接触),磁力线与铝板垂直相交,铝板即感应而生电流,因而产生驱动力。由于线性感应马达的定子装在列车上,较导轨短,因此线性感应马达又称为“短定子线性马达”;线性同步马达的原理则是将导电磁石装于列车上 (当作转子),轨道上则装有三相电枢线圈 (作为定子),当轨道上的线圈供应以可变周波数的三相交流电时,即能驱动车辆。由于车辆移动的速度系依与三相交流电周波数成比例的同步速度移动,故称为线性同步马达,而又由于线性同步马达的定子装于轨道上,与轨道同长,故线性同步马达又称为“长定子线性马达”。
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传统轨道运输系统由于使用轨道,并以钢轮作为支撑与导引,因此随着速度的增加,行驶阻力会递增,而牵引力则递减,列车行驶阻力大于牵引力时即无法再加速,故一直无法突破地面运输系统理论上*速度每小时375公里的瓶颈 。虽然法国TGV曾创下传统轨道运输系统时速515.3公里的世界纪录,但因轮轨材料会有过热疲乏的问题,故现今德、法、西、日等国之高铁商业营运时速均不过300公里。
因此,如要进一步提升车辆速度,必须放弃传统以车轮行驶之方式,而采用“磁力悬浮”的方式,使列车浮离车道行驶,以减少摩擦力、大幅提高车辆的速度。此一浮离车道的作法,除不会造成噪音或空气污染外,并可增进能源使用之效率。另外采用“线性马达”亦可加快该磁浮运输系统的速度,因此使用线性马达的磁浮运输系统应运而生。
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所谓磁浮运输系统就是利用磁力相吸或相斥的原理,使列车浮离车道,此磁力的来源可分为“常电导磁石”或“导磁石”。所谓的常电导磁石就是一般的电磁铁,即只有通电时才具有磁性,电流一切断则磁性消失,由于列车在极高速时集电困难,故常电导磁石仅能适用于采用磁力相斥原理、速度相对较慢的磁浮列车;至于速度高达500kph以上的磁浮列车,就非使用通一次电就具有磁性之导磁石不可。
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