1. 研究目的与意义及国内外研究现状

直线感应电动机不仅在当今工业领域内有着较为广泛的应用，在轨道交通领域也有着广泛的应用前景，在20世纪70年代研制成功应用于铁路车辆牵引系统中，直到80年代末，才应用到城市轨道交通（地铁与轻轨）系统中。在目前的城市交通发展中，传统的轨道交通技术所凸显的问题越来越严重。原因之一是随着现代化城市的迅速发展，城市里己有的建筑和布局会对新增地铁或轻轨的线路规划起到限制作用，这也就希望新型的轨道交通系统能够较少地占用城市空间，具有较小的转弯半径，能够很好地避让城市建筑，减少拆迁和重复施工量。另一方面原因是，城市里人口分布较为集中，站与站之间的距离缩短，所以新型的轨道交通系统能有良好的加减速性能。而釆用直线感应电机技术的地铁车辆在这些方面具有很大的优势，不仅转弯半径小、牵引性能好、爬坡能力强，而且具有工程造价低、振动小、噪音低等特点^[1]。

总之，与其传统轮轨系统相比，采用直线电机技术的牵引系统在各方面都有着突出的优势。直线感应电动机地铁适合大坡度、转弯多、城市地质结构复杂的区域内运行，在我国推广应用直线感应电动机车辆具有非常重要的实际意义^[2-3]，所以研究直线感应电动机的课题也就提上了日程。在我国推广和应用直线感应电机地铁车辆具有重要的实际意义，广州地铁4号线和5号线将首次采用直线感应电动机驱动控制系统，但其70%的核心技术都由国外引进。因此，针对直线感应牵引电机进行电磁特性等方面的研究十分必要。

国内外研究现状

直线电机的研究研究已经有一百六十多年的历史，国内外学者在直线电机的设计、计算、优化以及新结构和新原理直线电机的研究方面做出了大量的贡献。

2. 研究的基本内容

以城轨交通为背景,在分析直线电机的气隙磁场的基础上，采用ANSYS Maxwell软件对直线感应牵引电机的电磁特性进行有限元仿真计算。给出直线感应牵引电机磁场分布、涡流分布、推力以及法向力的特性曲线等。明确和分析直线感应电机效率和功率因数变化时，城轨交通车辆运营成本的影响。

通过采用ANSYS有限元软件对单边型直线感应电机进行二维瞬态场的建模分析,得到不同频率下，磁力线、纵向气隙磁场曲线,通过纵向气隙磁场的畸变情况体现出动态纵向边端效应对该直线感应电机的影响。为了充分考虑直线电机第二类横向边端效应和动态纵向边端效应对电机性能和磁场分布的影响,再通过ANSYS软件对单边型直线感应电机进行三维建模分析。在三维涡流场和三维瞬态场两种条件下,分别得到直线感应电机的气隙磁场分布、次级感应板涡流分布和各自的受力情况，再对仿真结果进行计算及分析。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1.首先明确和分析直线感应电机效率和功率因数变化时，城轨交通车辆运营成本的影响。

2.明确纵向边端效应和横向边缘效应对电机特性的影响。

3.进而对直线电机电磁场进行有限元分析，得出5、15、25、35hz情况下，气隙磁场分布曲线，计算不同供电频率下，磁场的增幅变化指标；

4. 参考文献

[1] 吕刚. 城市轨道交通车辆概论[m]. 北京：北京交通大学出版社，2011.

[2] 施仲衡,刘友梅,钱清泉. 研发新型直线电机驱动技术促进地铁建设持续发展 [r/ol].科学新闻/科学论坛.http//www.sciencetimes.com.cn/col 116/col 149/article.htm1? id=31753,2005-01-30.

[3] 刘友梅,杨颖.城轨交通的一种新模式——直线电机驱动地铁车辆.电力机车与城轨车辆,2003,26(4):4-7.