De bewegende elektromagneet met driefasige wisselstroomvoeding (als stator) is aan beide zijden van de aluminium plaat (maar niet in contact) in twee rijen gemonteerd. De magnetische veldlijnen staan loodrecht op de aluminium plaat, waardoor de aluminium plaat door inductie stroom opwekt en zo de aandrijfkracht genereert. Als gevolg van de lineaire inductiemotor-stator in een trein, is een geleiderail kortgesloten, waardoor delineaire motorwordt ook wel “lineaire motoren met korte stator” genoemd (Short-stator Motor);
Het principe van een lineaire motor is dat een supergeleidende magneet aan de trein is bevestigd (als rotor) en een driefasige ankerspoel (als stator) op de rails is geïnstalleerd om het voertuig aan te drijven wanneer de spoel op de rails een driefasige wisselstroom levert met een variabel aantal cycli.
Omdat de snelheid van het voertuigbewegingssysteem in overeenstemming is met de synchrone snelheid bij driefasige wisselstroomfrequentie en evenredig is met het aantal bewegende delen, wordt dit een lineaire synchrone motor genoemd. Doordat de stator van de lineaire synchrone motor in een baan om de as draait, is de baan om de as lang. Daarom wordt de lineaire synchrone motor ook wel een "lange stator lineaire motor" of "lange stator motor" genoemd.
Lineaire vibratiemotor in de Z-richting
Traditioneel gezien maakt het gebruik van een speciaal railsysteem en stalen wielen als ondersteuning en geleiding, waardoor de rijweerstand toeneemt naarmate de snelheid stijgt. Wanneer de weerstand groter is dan de trekkracht, kan de trein niet versnellen, waardoor het theoretische maximumsnelheid van 375 kilometer per uur van het spoorwegnet nooit is bereikt.
Hoewel de Franse TGV een wereldrecord van 515,3 km/u heeft gevestigd voor een traditioneel spoorwegsysteem, kunnen de wiel-railmaterialen oververhitting en vermoeidheid veroorzaken. Daarom halen de huidige hogesnelheidstreinen in Duitsland, Frankrijk, Spanje, Japan en andere landen in commerciële dienst geen snelheden boven de 300 km/u.
Om de snelheid van voertuigen verder te verhogen, is het daarom noodzakelijk om de traditionele manier van rijden op wielen te verlaten en "magnetische levitatie" toe te passen. Hierbij zweeft de trein boven de rails, waardoor de wrijving wordt verminderd en de snelheid van het voertuig aanzienlijk wordt verhoogd. Naast het voorkomen van geluidsoverlast en luchtvervuiling, kan het zweven boven de rails ook de energie-efficiëntie verbeteren.
Het gebruik van een lineaire motor kan ook de snelheid van het magneetzweeftreinsysteem verhogen, vandaar dat het magneetzweeftreinsysteem met lineaire motoren is ontstaan.
Dit magnetische levitatiesysteem maakt gebruik van een magnetische kracht die een trein aantrekt of afstoot, weg van een rijstrook. De magneten zijn afkomstig van een permanente magneet of een supergeleidende magneet (SCM).
De zogenaamde magneet met constante geleiding is een algemene elektromagneet, wat betekent dat het magnetisme alleen verdwijnt wanneer de stroom is ingeschakeld en weer wordt uitgeschakeld. Vanwege de moeilijkheid om elektriciteit op te wekken wanneer de trein zeer snel rijdt, kan de magneet met constante geleiding alleen worden toegepast op basis van het magnetische afstotingsprincipe en bij relatief lage snelheden (ongeveer 300 km/u) in magneetsweeftreinen. Voor magneetsweeftreinen met snelheden tot 500 km/u (die gebruikmaken van het magnetische aantrekkingsprincipe) moeten supergeleidende magneten permanent magnetisch zijn (zodat de trein geen elektriciteit hoeft op te wekken).
Het magnetische levitatiesysteem kan worden onderverdeeld in elektrodynamische ophanging (EDS) en elektromagnetische ophanging (EMS), op basis van het principe dat magnetische krachten elkaar aantrekken of afstoten.
Elektrische ophanging (EDS) maakt gebruik van hetzelfde principe als de beweging van een trein door een externe kracht. Een apparaat op de trein, dat een magnetisch veld genereert, zorgt voor een constante geleiding. De geïnduceerde stroom in de spoel op de rails herstelt het magnetische veld. Omdat de twee magnetische velden in dezelfde richting wijzen, ontstaat er een magnetisch veld tussen de trein en de rails. Dit magnetisch veld zorgt voor een hefkracht en levitatie van de trein. Omdat de ophanging van de trein wordt bereikt door het balanceren van deze twee magnetische krachten, kan de ophanghoogte constant worden gehouden (ongeveer 10-15 mm), waardoor de trein aanzienlijk stabieler is.
Daarnaast moet de trein op een andere manier in beweging worden gebracht voordat het magnetische veld een geïnduceerde stroom en een magnetisch veld kan genereren en het voertuig in de lucht kan zweven. Daarom moet de trein zijn uitgerust met wielen voor het "opstijgen" en "landen". Wanneer de snelheid boven de 40 km/u komt, begint de trein te zweven (oftewel "opstijgen") en klappen de wielen automatisch in. Het is logisch dat wanneer de snelheid afneemt en de trein niet langer in de lucht zweeft, de wielen automatisch uitklappen om te glijden (oftewel "landen").
Een lineaire synchrone motor (LSM) kan alleen als aandrijfsysteem worden gebruikt bij relatief lage snelheden (ongeveer 300 km/u). Figuur 1 toont de combinatie van een elektrisch veersysteem (EDS) en een lineaire synchrone motor (LSM).
Geplaatst op: 21 oktober 2019
