L'électroaimant mobile à excitation électrique triphasée (faisant office de stator) est installé de part et d'autre d'une plaque d'aluminium (sans contact direct) sur deux rangées. Les lignes de champ magnétique sont perpendiculaires à la plaque d'aluminium, et cette dernière génère un courant par induction, produisant ainsi la force motrice. Du fait du stator du moteur à induction linéaire dans un train, le rail de guidage est court, ce qui entraîne…moteur linéaireest également appelé « moteurs linéaires à stator court » (moteur à stator court) ;
Le principe d'un moteur linéaire est le suivant : un aimant supraconducteur est fixé au train (en tant que rotor) et une bobine d'induit triphasée (en tant que stator) est installée sur la voie pour entraîner le véhicule lorsque la bobine sur la voie fournit un courant alternatif triphasé avec un nombre variable de cycles.
En raison de la vitesse du système de déplacement du véhicule, la vitesse synchrone avec la fréquence du courant alternatif triphasé est proportionnelle au nombre de mouvements, d'où l'appellation de moteur synchrone linéaire. Du fait de la longueur de l'orbite du stator du moteur synchrone linéaire, ce dernier est également connu sous le nom de « moteur linéaire à stator long » (moteur à stator long).
Moteur vibrant linéaire selon l'axe Z
Le système de transport ferroviaire traditionnel utilise une voie ferrée dédiée et des roues en acier comme support et guide. Par conséquent, avec l'augmentation de la vitesse, la résistance à la traction augmente, et lorsque la résistance est supérieure à la traction, le train est incapable d'accélérer. C'est pourquoi il n'a pas été possible de dépasser la vitesse maximale théorique de 375 kilomètres par heure pour le transport terrestre.
Bien que le TGV français ait établi un record mondial de 515,3 km/h pour un système de transport ferroviaire traditionnel, les matériaux roue-rail peuvent provoquer une surchauffe et une fatigue, c'est pourquoi les trains à grande vitesse actuels en Allemagne, en France, en Espagne, au Japon et dans d'autres pays ne dépassent pas 300 km/h en exploitation commerciale.
Ainsi, pour augmenter encore la vitesse des véhicules, il est nécessaire d'abandonner le mode de conduite traditionnel sur roues et d'adopter la « lévitation magnétique », qui permet au train de flotter au-dessus des rails afin de réduire la friction et d'accroître considérablement sa vitesse. Outre l'absence de nuisances sonores et de pollution atmosphérique, cette pratique permet d'améliorer l'efficacité énergétique.
L'utilisation d'un moteur linéaire permet également d'accélérer le système de transport à sustentation magnétique, c'est ainsi qu'est né le système de transport à sustentation magnétique utilisant un moteur linéaire.
Ce système de sustentation magnétique utilise une force magnétique qui attire ou repousse un train hors de sa voie. Les aimants proviennent soit d'un aimant permanent, soit d'un aimant supraconducteur (SCM).
L'aimant dit à conductance constante est un électroaimant classique : son magnétisme n'apparaît que lorsqu'un courant est établi et disparaît dès que le courant est coupé. La production d'électricité étant difficile à grande vitesse, ce type d'aimant ne peut être utilisé que pour les trains à sustentation magnétique fonctionnant selon le principe de la répulsion magnétique, et ce, à des vitesses relativement faibles (environ 300 km/h). Pour les trains à sustentation magnétique pouvant atteindre 500 km/h (fonctionnant selon le principe de l'attraction magnétique), des aimants supraconducteurs à magnétisme permanent sont nécessaires (le train n'a alors plus besoin de produire d'électricité).
Le système de lévitation magnétique peut être divisé en suspension électrodynamique (EDS) et suspension électromagnétique (EMS) en raison du principe selon lequel la force magnétique s'attire ou se repousse.
La suspension électrique (EDS) utilise le même principe que le mouvement du train par une force externe : un dispositif sur le train, en mouvement, génère un champ magnétique magnétique par un aimant conducteur. Le courant induit dans une bobine sur les rails génère un champ magnétique renouvelable. Comme les deux champs magnétiques sont dans la même direction, un couplage magnétique se crée entre le train et les rails, ce qui provoque la lévitation du train. La suspension du train étant obtenue par l'équilibre de ces deux forces magnétiques, sa hauteur de suspension peut être fixée (environ 10 à 15 mm), ce qui confère au train une stabilité considérable.
De plus, le train doit être mis en marche d'une autre manière avant que son champ magnétique ne génère un courant induit et un champ magnétique, et que le véhicule ne soit suspendu. Par conséquent, le train doit être équipé de roues pour le « décollage » et l'« atterrissage ». Lorsque la vitesse dépasse 40 km/h, le train commence à léviter (c'est-à-dire qu'il « décolle ») et les roues se replient automatiquement. Logiquement, lorsque la vitesse diminue et que le train n'est plus suspendu, les roues se déploient automatiquement pour permettre au train de glisser (c'est-à-dire qu'il « atterrit »).
Le moteur synchrone linéaire (MSL) ne peut être utilisé comme système de propulsion qu'à une vitesse relativement faible (environ 300 km/h). La figure 1 illustre l'association d'un système de suspension électrique (SSE) et d'un moteur synchrone linéaire (MSL).
Date de publication : 21 octobre 2019
