轨道交通之直线牵引电机

采用直线电机牵引的轮轨列车具有爬坡能力强、曲率半径小、车身高度小等优点，我国部分地铁与城轨线路已采用直线电机牵引的轮轨列车，本课件介绍轮轨列车直线牵引电机的基本结构。

   1. 直线牵引电机的结构

在直线电机栏目介绍过直线电机的概念与平板型直线感应电动机的原理与结构，轮轨列车直线牵引电机的工作原理相同，只不过是单边结构，电机（初级）主要是由绕有线圈的铁芯组成，次级则是铺在路基上的感应板。

电机电气结构相当于8极36槽三相交流电机，采用双层叠绕，由于直线电机两端各有6个槽只有一层线圈，故直线铁芯有42个槽，见图1。

图1—直线电机定子铁芯

图2是8极36槽三相直线电机绕组展开图。

图2—8极36槽直线电机展开图

直线牵引电机功率一般大于100kW，线圈电流数百安，匝数不超过10，线圈通常采用铜带弯制再焊接而成，图3是嵌好线圈的定子。

图3--嵌好线圈的直线电机定子

 2. 直线电机的悬挂方式

定子铁芯固定在机架上，见图4。

图4—直线牵引电机初级

从理论上说，直线电机初级与路基上的感应板（次级）距离越小越好，但由于钢轨、车轮的弹性变化，电机悬挂装置的弹性变化使电机与感应板的距离是波动的，加上感应板与钢轨的铺设精度有限，通常电机与感应板的距离为8至10mm。

直线电机可以直接悬挂在转向架的横梁上，称为构架式悬挂，这是简单的悬挂方式，但转向架与车轮轴之间有减震装置，也就是说转向架与钢轨之间的距离不是固定的，这也就造成直线电机与路基上的感应板距离有较大的波动。

抱轴式悬挂是把直线电机直接挂在车轮轴上可以减小电机与感应板的距离变化，图5是一种悬挂方式，悬挂电机的轴箱直接安装在车轮轴中部，图片仅显示吊挂方式，不显示转向架。

图5--抱轴式悬挂直线电机（1）

由于车轮轴也会有弹性形变，电机直接悬挂在车轮轴中部也会有波动，把支撑悬挂架的轴箱安装在靠车轮位置，再通过悬挂架悬挂电机，悬挂架由悬挂横梁与吊杆组成，可进一步减小电机与感应板的距离变化，见图6，图片仅显示吊挂方式，不显示转向架。

图6--抱轴式悬挂直线电机（2）

  3. 感应板

直线牵引电机的次级是铺设在路基上的感应板，感应板由导磁基板敷设导电板组成，导电板采用铝板或铜板，使用铜板相对铝板可提高牵引力，提高效率，但成本高，通常在车站采用铜板以增大启动速度，在坡道采用铜板以增大牵引力，在平坦路段采用铝板。。

导磁基板可采用整体钢板，见图7左图，整体钢板会产生涡流损耗。导磁基板采用叠片结构可避免涡流损耗，叠片无需使用昂贵的硅钢片，用导磁良好的方钢并列组成，一般用9至16层即可，见图7右图。

图7—直线牵引电机感应板

下图是安装在机架上的直线牵引电机与感应板的正视图，显示了挂在轮轴上的机架与路基上的感应板的结构，采用叠片式结构的感应板。图片仅为结构示意图，没有显示所有的紧固用螺栓。

图8--直线牵引电机与感应板正面图

图9是直线电机、轮对、感应板等主要部件的立体图。

图9--直线牵引电机与感应板立体图

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