永磁直線同步電動(dòng)機(jī)垂直運(yùn)輸系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
汪旭東1，袁世鷹1，焦留成1，王福忠1，王兆安2
(1．焦作工學(xué)院，河南 焦作454000；2．西安交通大學(xué)，陜西 西安 710049)
摘要：介紹了永磁直線同步電動(dòng)機(jī)垂直運(yùn)輸系統(tǒng)的原理及其在國(guó)內(nèi)外的****研究現(xiàn)狀，指出今后應(yīng)著重研究的內(nèi)容和應(yīng)用發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：永磁直線同步電動(dòng)機(jī)；垂直運(yùn)輸系統(tǒng)；永磁
中圖分類(lèi)號(hào)：tm 359,4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1001-6848(2000)05-0035-04
1 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)垂直運(yùn)輸系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
直線電機(jī)是一種作直線運(yùn)動(dòng)的電機(jī)。近10多年來(lái)發(fā)展很快，已遍及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的多個(gè)領(lǐng)域，在許多需用直線運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合均由直線電機(jī)來(lái)完成。它是一種很有發(fā)展前途的新型電機(jī)。
直線電機(jī)的發(fā)展也經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷史，早在19世紀(jì)中葉，wheatstone就提出了原始的直線電機(jī)。當(dāng)時(shí)存在的傳統(tǒng)概念是，大氣隙的電機(jī)不可能有很高的效率，沒(méi)有高效率的電機(jī)就不予重枧，把效率看作至高無(wú)上的準(zhǔn)則。所以，在以后的100多年中盡管人們提出了各種各樣的用途，但沒(méi)有得到應(yīng)有的發(fā)展，工業(yè)應(yīng)用也很有限，當(dāng)然這也與當(dāng)時(shí)的材料和技術(shù)上一些問(wèn)題有關(guān)。到20世紀(jì)70年代，直線電機(jī)在世界范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展，其用途越來(lái)越廣，品種越來(lái)越多。特別是1974年日本首次試驗(yàn)的由直線同步電動(dòng)機(jī)推進(jìn)的超導(dǎo)懸浮列車(chē)，使得人們對(duì)直線電機(jī)有了重新認(rèn)識(shí)：大氣隙也可以有高效率。其研究和應(yīng)用開(kāi)始得到較快發(fā)展，由直線電機(jī)推進(jìn)的懸浮列車(chē)現(xiàn)已在日本、德國(guó)成功地投入了實(shí)際運(yùn)營(yíng)。從70～80年代已有不少直
線同步電動(dòng)機(jī)方面的研究論文發(fā)表，主要是針對(duì)高速懸浮超導(dǎo)或常導(dǎo)勵(lì)磁的直線同步電動(dòng)機(jī)；由于那時(shí)的永磁材料的發(fā)展相對(duì)滯后，且價(jià)格昂貴，因此，人們對(duì)永磁直線同步電動(dòng)機(jī)方面的研究和應(yīng)用還很有限，已發(fā)表的論文也很少，
80年代中期，隨著稀土永磁材料(ndfeb)的問(wèn)世，其優(yōu)異的性能價(jià)格比使其在直線同步電動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用得到較大的發(fā)展。特別是90年代初，國(guó)外首次提出了“直線同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的垂直運(yùn)輸系統(tǒng)”的構(gòu)想，并開(kāi)始理論和試驗(yàn)研究，它主要包括高層建筑電梯和礦井提升系統(tǒng)兩個(gè)方面的應(yīng)用。這是一個(gè)令人鼓舞的研究方向，這一全新構(gòu)思的提出，雖然基本思想是使水平運(yùn)行的機(jī)車(chē)“豎立”起來(lái)運(yùn)行，但面臨重大的理論和技術(shù)問(wèn)題的挑戰(zhàn)，這種“挑戰(zhàn)”使得該課題成為直線電機(jī)研究領(lǐng)域的前沿課題。如果理論上和技術(shù)上的許多問(wèn)題得到解決，那么傳統(tǒng)的提升模式將會(huì)發(fā)生重大的變革，其理論價(jià)值和社會(huì)效益是不可估量的。永磁直線同步電機(jī)是新型無(wú)繩提升系統(tǒng)的核心，它不僅具有永磁電機(jī)的高效、節(jié)能的特點(diǎn)，且兼有直線電機(jī)作直線運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、無(wú)污染、低噪聲等顯著優(yōu)點(diǎn)。從現(xiàn)有情況看，在這一系統(tǒng)中采用永磁直線同步電動(dòng)機(jī)作主要?jiǎng)恿υ纯?/div>
能是********的方案。
目前，世界上只有日、俄等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行該方面研究。日本的研究重點(diǎn)放在高層建筑電梯方面，從1 990年在北京召開(kāi)的直線電機(jī)學(xué)術(shù)研討會(huì)上，****直線電機(jī)研究專(zhuān)家山田一教授展示的永磁直線同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電梯的試驗(yàn)?zāi)Ｐ弯浵窨矗毡镜脑囼?yàn)?zāi)Ｐ突旧鲜窃硇缘�，不能模擬實(shí)際情況，發(fā)表的數(shù)10篇性能研究論文，都是基于這種類(lèi)型試驗(yàn)的試驗(yàn)性結(jié)論，缺乏嚴(yán)格的理論依據(jù)，也很難代表真實(shí)的垂直提升系統(tǒng)的特征，俄羅斯的研究重點(diǎn)是直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的礦井提升系統(tǒng)[1]，但似乎把它作為一種專(zhuān)利產(chǎn)品在研究，公開(kāi)發(fā)表的研究論文幾乎沒(méi)有見(jiàn)到，專(zhuān)利檢索也僅發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)機(jī)械部件申請(qǐng)了專(zhuān)利。
國(guó)內(nèi)也已注意到這種研究動(dòng)向，1 995年焦作工學(xué)院正式立題研究，并得到國(guó)家自然科學(xué)基金、河南省科學(xué)基金等資助。它也是國(guó)內(nèi)****開(kāi)展此項(xiàng)專(zhuān)題的研究單位。到1998年底，已建成了永磁直線同步電動(dòng)機(jī)礦井提升系統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄋ?m高的提升罐道上布置了10臺(tái)雙邊型永磁直線同步電動(dòng)機(jī)，載荷sokg，采用分段式布置和供電；其動(dòng)子采用ndfeb永磁體），其實(shí)際運(yùn)行所表現(xiàn)出的優(yōu)良特性，充分展示了這一系統(tǒng)的新穎和獨(dú)特。1998年在焦作工學(xué)院召開(kāi)的全國(guó)直線電機(jī)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)學(xué)木年會(huì)期間，與會(huì)的來(lái)自全國(guó)的30多位知名直線電機(jī)專(zhuān)家一致認(rèn)為該項(xiàng)研究在國(guó)內(nèi)屬于開(kāi)創(chuàng)性的工作，研究成果奠定了我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)，處于國(guó)際先進(jìn)水平。來(lái)自日本、法國(guó)、英國(guó)的專(zhuān) |
