常見(jiàn)問(wèn)題
設(shè)靠三相交流電力勵(lì)磁的移動(dòng)用電磁石 (作為定子),分左右兩排夾裝在鋁板兩旁 (但不接觸),磁力線與鋁板垂直相交,鋁板即感應(yīng)而生電流,因而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。由于線性感應(yīng)馬達(dá)的定子裝在列車(chē)上,較導(dǎo)軌短,因此線性感應(yīng)馬達(dá)又稱(chēng)為“短定子線性馬達(dá)”(Short-stator Motor);線性同步馬達(dá)的原理則是將超導(dǎo)電磁石裝于列車(chē)上 (當(dāng)作轉(zhuǎn)子),軌道上則裝有三相電樞線圈 (作為定子),當(dāng)軌道上的線圈供應(yīng)以可變周波數(shù)的三相交流電時(shí),即能驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。由于車(chē)輛移動(dòng)的速度系依與三相交流電周波數(shù)成比例的同步速度移動(dòng),故稱(chēng)為線性同步馬達(dá),而又由于線性同步馬達(dá)的定子裝于軌道上,與軌道同長(zhǎng),故線性同步馬達(dá)又稱(chēng)為“長(zhǎng)定子線性馬達(dá)”(Long-stator Motor)。
傳統(tǒng)軌道運(yùn)輸系統(tǒng)由于使用專(zhuān)用軌道,并以鋼輪作為支撐與導(dǎo)引,因此隨著速度的增加,行駛阻力會(huì)遞增,而牽引力則遞減,列車(chē)行駛阻力大于牽引力時(shí)即無(wú)法再加速,故一直無(wú)法突破地面運(yùn)輸系統(tǒng)理論上最高速度每小時(shí)375公里的瓶頸 。雖然法國(guó)TGV曾創(chuàng)下傳統(tǒng)軌道運(yùn)輸系統(tǒng)時(shí)速515.3公里的世界紀(jì)錄,但因輪軌材料會(huì)有過(guò)熱疲乏的問(wèn)題,故現(xiàn)今德、法、西、日等國(guó)之高鐵商業(yè)營(yíng)運(yùn)時(shí)速均不超過(guò)300公里。因此,如要進(jìn)一步提升車(chē)輛速度,必須放棄傳統(tǒng)以車(chē)輪行駛之方式,而采用“磁力懸浮”(Magnetic Levitation,簡(jiǎn)稱(chēng)“磁浮”Maglev) 的方式,使列車(chē)浮離車(chē)道行駛,以減少摩擦力、大幅提高車(chē)輛的速度。此一浮離車(chē)道的作法,除不會(huì)造成噪音或空氣污染外,并可增進(jìn)能源使用之效率。另外采用“線性馬達(dá)”(Linear Motor) 亦可加快該磁浮運(yùn)輸系統(tǒng)的速度,因此使用線性馬達(dá)的磁浮運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。
所謂磁浮運(yùn)輸系統(tǒng)就是利用磁力相吸或相斥的原理,使列車(chē)浮離車(chē)道,此磁力的來(lái)源可分為“常電導(dǎo)磁石”(Permanent Magnets) 或“超導(dǎo)磁石”(Super Conducting Magnets, SCM)。所謂的常電導(dǎo)磁石就是一般的電磁鐵,即只有通電時(shí)才具有磁性,電流一切斷則磁性消失,由于列車(chē)在極高速時(shí)集電困難,故常電導(dǎo)磁石僅能適用于采用磁力相斥原理、速度相對(duì)較慢 (約300kph) 的磁浮列車(chē);至于速度高達(dá)500kph以上的磁浮列車(chē) (利用磁力相吸原理),就非使用通一次電就永久具有磁性 (因此列車(chē)可以不用集電) 之超導(dǎo)磁石不可。
因磁浮運(yùn)輸系統(tǒng)是利用磁力相吸或相斥的原理,故導(dǎo)致其分為“電動(dòng)懸浮”(Electrodynamic Suspension, EDS) 與“電磁懸浮”(Electromagnetic Suspension, EMS) 兩種型態(tài)。電動(dòng)懸浮 (EDS) 是利用同性相斥的原理,當(dāng)列車(chē)經(jīng)由外力而移動(dòng),裝置于列車(chē)上的常電導(dǎo)磁石產(chǎn)生移動(dòng)磁場(chǎng),而在軌道上的線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流,此電流再生磁場(chǎng),由于此二磁場(chǎng)方向相同,故列車(chē)與軌道間產(chǎn)生互斥力,列車(chē)隨即由此互斥力舉升而懸浮。因列車(chē)的懸浮是靠?jī)纱艌?chǎng)作用力相互平衡而達(dá)成,故其懸浮高度可固定不變 (約10 ~ 15mm),列車(chē)即因此具有相當(dāng)之穩(wěn)定性。此外,列車(chē)必須先以其他方式啟動(dòng),其所帶之磁場(chǎng)才能產(chǎn)生感應(yīng)電流與磁場(chǎng),車(chē)輛才會(huì)懸浮;因此,列車(chē)必須裝置車(chē)輪以便“起飛”與“降落”之用,當(dāng)速度達(dá)40kph以上時(shí),列車(chē)開(kāi)始懸浮 (即“起飛”),車(chē)輪自動(dòng)收起;同理當(dāng)速度漸減不再懸浮時(shí),車(chē)輪自動(dòng)放下以便滑行 (即“降落”)。通常采用電動(dòng)懸浮 (EDS) 的系統(tǒng),只能以“線性同步馬達(dá)”(Linear Synchronous Motor, LSM) 作為推進(jìn)系統(tǒng),且其速度相對(duì)較慢 (約300kph),圖1即顯示電動(dòng)懸浮系統(tǒng) (EDS) 與線性同步馬達(dá) (LSM) 之組合。
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