Nam châm điện chuyển động được kích thích bằng điện xoay chiều ba pha (như stato) được lắp đặt ở hai bên của tấm nhôm (nhưng không tiếp xúc) thành hai hàng. Đường sức từ vuông góc với tấm nhôm, và tấm nhôm tạo ra dòng điện do cảm ứng, từ đó tạo ra lực dẫn động. Do stato động cơ cảm ứng tuyến tính trong một đoàn tàu, ray dẫn hướng ngắn hơn, nên...Động cơ tuyến tínhcòn được gọi là "Động cơ tuyến tính stato ngắn" (Short – stator Motor);
Nguyên lý hoạt động của động cơ tuyến tính là một nam châm siêu dẫn được gắn vào toa tàu (làm rôto) và một cuộn dây phần ứng ba pha (làm stato) được lắp đặt trên đường ray để dẫn động phương tiện khi cuộn dây trên đường ray cung cấp dòng điện xoay chiều ba pha với số chu kỳ thay đổi.
Do tốc độ của hệ thống chuyển động xe phù hợp với tốc độ đồng bộ với tần số dòng điện xoay chiều ba pha tỷ lệ thuận với số lượng chuyển động, nên được gọi là động cơ đồng bộ tuyến tính, và do stato của động cơ đồng bộ tuyến tính quay theo quỹ đạo, với quỹ đạo dài, nên động cơ đồng bộ tuyến tính còn được gọi là "động cơ tuyến tính stato dài" (Long-stator Motor).
Động cơ rung tuyến tính theo hướng Z
Do sử dụng đường ray chuyên dụng, hệ thống vận tải đường sắt và bánh xe thép làm giá đỡ và dẫn hướng, nên khi tốc độ tăng lên, lực cản chuyển động cũng tăng theo. Trong khi đó, khi lực cản lớn hơn lực kéo, tàu không thể tăng tốc, do đó không thể vượt qua tốc độ tối đa lý thuyết của hệ thống vận tải đường bộ là 375 km/giờ.
Mặc dù tàu cao tốc TGV của Pháp đã lập kỷ lục thế giới với tốc độ 515,3 km/h đối với hệ thống vận tải đường sắt truyền thống, nhưng vật liệu bánh xe và đường ray có thể gây ra hiện tượng quá nhiệt và mỏi vật liệu, do đó các tàu cao tốc hiện nay ở Đức, Pháp, Tây Ban Nha, Nhật Bản và các nước khác không vượt quá 300 km/h khi vận hành thương mại.
Do đó, để tăng tốc độ của phương tiện hơn nữa, cần phải từ bỏ phương thức lái xe truyền thống trên bánh xe và áp dụng "Từ trường nâng", cho phép tàu hỏa nổi trên đường ray để giảm ma sát và tăng tốc độ đáng kể. Ngoài việc không gây tiếng ồn hoặc ô nhiễm không khí, việc nổi trên đường ray còn có thể cải thiện hiệu quả năng lượng.
Việc sử dụng động cơ tuyến tính cũng có thể tăng tốc hệ thống vận chuyển từ trường, vì vậy hệ thống vận chuyển từ trường sử dụng động cơ tuyến tính đã ra đời.
Hệ thống vận hành bằng từ trường này sử dụng lực từ để hút hoặc đẩy đoàn tàu ra khỏi làn đường. Nam châm được sử dụng là nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm siêu dẫn (SCM).
Nam châm dẫn điện không đổi là một loại nam châm điện thông thường, nghĩa là chỉ khi có dòng điện chạy qua thì từ tính mới biến mất, và khi ngắt dòng điện thì từ tính sẽ biến mất. Do khó khăn trong việc thu điện khi tàu chạy ở tốc độ rất cao, nam châm dẫn điện không đổi chỉ có thể được áp dụng cho tàu điện từ trường dựa trên nguyên lý lực đẩy và tốc độ tương đối chậm (khoảng 300 km/h). Đối với tàu điện từ trường có tốc độ lên đến 500 km/h (sử dụng nguyên lý lực hút), nam châm siêu dẫn phải có từ tính vĩnh cửu (để tàu không cần thu điện).
Hệ thống nâng từ có thể được chia thành hệ thống treo điện động (EDS) và hệ thống treo điện từ (EMS) dựa trên nguyên lý lực từ hút hoặc đẩy nhau.
Hệ thống treo điện (EDS) sử dụng nguyên lý tương tự, khi tàu di chuyển dưới tác động của lực bên ngoài, thiết bị trên tàu thường xuyên chuyển động sẽ dẫn từ trường, và dòng điện cảm ứng trong cuộn dây trên đường ray tạo ra từ trường mới. Vì hai từ trường cùng hướng nên tạo ra từ trở giữa tàu và đường ray, giúp tàu nâng và lơ lửng. Do sự lơ lửng của tàu đạt được nhờ sự cân bằng của hai lực từ, chiều cao lơ lửng của tàu có thể được cố định (khoảng 10 ~ 15mm), do đó tàu có độ ổn định đáng kể.
Ngoài ra, tàu phải được khởi động bằng các cách khác trước khi từ trường của nó có thể tạo ra dòng điện cảm ứng và từ trường để phương tiện có thể lơ lửng. Do đó, tàu phải được trang bị bánh xe để “cất cánh” và “hạ cánh”. Khi tốc độ đạt trên 40 km/h, tàu bắt đầu lơ lửng (tức là “cất cánh”) và các bánh xe sẽ tự động gập lại. Hợp lý là khi tốc độ giảm và không còn lơ lửng nữa, các bánh xe sẽ tự động hạ xuống để trượt (tức là “hạ cánh”).
Động cơ đồng bộ tuyến tính (LSM) chỉ có thể được sử dụng làm hệ thống đẩy với tốc độ tương đối chậm (khoảng 300 km/h). Hình 1 minh họa sự kết hợp giữa hệ thống treo điện (EDS) và động cơ đồng bộ tuyến tính (LSM).
Thời gian đăng bài: 21 tháng 10 năm 2019
