严向锋 亢荣

（1.湖南湘电动力有限公司 2.机械工业北京电工技术经济研究所）

0 引言

近年来，直线感应电机（LIM）在轨道交通领域得到越来越多的应用[1-4]。然而，直线电机与旋转电机之间的根本区别在于旋转电机是闭合连续的圆环气隙，而直线电机由于铁心、绕组开断，存在一个“入端”以及一个“出端”，形成一个不连续的直线形气隙，这直接导致直线电机具备一些特有的边端效应。当电机动子运动时，突然进入入端或者离开出端区域时，会感应出瞬态电流，将这种电瞬态现象称为动态纵向边端效应。在轨道交通领域，以磁悬浮列车为例，将绕组布置在列车上当作电机初级，地面铺设F轨当作电机次级。在电机高速运行时，动态纵向边端效应会对短初级直线电机性能造成很大的影响，必须对其进行准确分析。

1 电磁场方程

如图1是短初级直线感应电机的结构模型，以运动初级为坐标系，简化后的一维场模型如图2。

电机电磁场理论分析的基本方程为：

式中，H为磁场强度矢量；B为磁感应强度矢量；j1和j2分别为初级和次级的电流密度矢量；V为初级相对次级的速度矢量。

图1 电机结构

图2 电机一维场模型

为简化分析，作如下假设：

1）用表面电流层代替初级磁动势作用，并只考虑其基波分量；

2）不计次级铁心饱和、磁滞损耗以及感应层集肤效应的影响；

3）H和B只有y向分量，j1，j2和E只有z向分量；

4）所有场量只是关于空间位置x的函数，并且随时间t正弦变化。

绕组电流层产生的行波磁场以同步速vs沿x轴负方向移动，在气隙行波磁场的作用下，次级铜板感应出涡流，气隙行波磁场与次级涡流相互作用使得电机产生电磁推力。……