常見問題
設(shè)靠三相交流電力勵磁的移動用電磁石 (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)動力。由于線性感應(yīng)馬達的定子裝在列車上,較導(dǎo)軌短,因此線性感應(yīng)馬達又稱為“短定子線性馬達”(Short-stator Motor);線性同步馬達的原理則是將超導(dǎo)電磁石裝于列車上 (當作轉(zhuǎn)子),軌道上則裝有三相電樞線圈 (作為定子),當軌道上的線圈供應(yīng)以可變周波數(shù)的三相交流電時,即能驅(qū)動車輛。由于車輛移動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,故稱為線性同步馬達,而又由于線性同步馬達的定子裝于軌道上,與軌道同長,故線性同步馬達又稱為“長定子線性馬達”(Long-stator Motor)。
傳統(tǒng)軌道運輸系統(tǒng)由于使用專用軌道,并以鋼輪作為支撐與導(dǎo)引,因此隨著速度的增加,行駛阻力會遞增,而牽引力則遞減,列車行駛阻力大于牽引力時即無法再加速,故一直無法突破地面運輸系統(tǒng)理論上最高速度每小時375公里的瓶頸 。雖然法國TGV曾創(chuàng)下傳統(tǒng)軌道運輸系統(tǒng)時速515.3公里的世界紀錄,但因輪軌材料會有過熱疲乏的問題,故現(xiàn)今德、法、西、日等國之高鐵商業(yè)營運時速均不超過300公里。因此,如要進一步提升車輛速度,必須放棄傳統(tǒng)以車輪行駛之方式,而采用“磁力懸浮”(Magnetic Levitation,簡稱“磁浮”Maglev) 的方式,使列車浮離車道行駛,以減少摩擦力、大幅提高車輛的速度。此一浮離車道的作法,除不會造成噪音或空氣污染外,并可增進能源使用之效率。另外采用“線性馬達”(Linear Motor) 亦可加快該磁浮運輸系統(tǒng)的速度,因此使用線性馬達的磁浮運輸系統(tǒng)應(yīng)運而生。
所謂磁浮運輸系統(tǒng)就是利用磁力相吸或相斥的原理,使列車浮離車道,此磁力的來源可分為“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,即只有通電時才具有磁性,電流一切斷則磁性消失,由于列車在極高速時集電困難,故常電導(dǎo)磁石僅能適用于采用磁力相斥原理、速度相對較慢 (約300kph) 的磁浮列車;至于速度高達500kph以上的磁浮列車 (利用磁力相吸原理),就非使用通一次電就永久具有磁性 (因此列車可以不用集電) 之超導(dǎo)磁石不可。
因磁浮運輸系統(tǒng)是利用磁力相吸或相斥的原理,故導(dǎo)致其分為“電動懸浮”(Electrodynamic Suspension, EDS) 與“電磁懸浮”(Electromagnetic Suspension, EMS) 兩種型態(tài)。電動懸浮 (EDS) 是利用同性相斥的原理,當列車經(jīng)由外力而移動,裝置于列車上的常電導(dǎo)磁石產(chǎn)生移動磁場,而在軌道上的線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流,此電流再生磁場,由于此二磁場方向相同,故列車與軌道間產(chǎn)生互斥力,列車隨即由此互斥力舉升而懸浮。因列車的懸浮是靠兩磁場作用力相互平衡而達成,故其懸浮高度可固定不變 (約10 ~ 15mm),列車即因此具有相當之穩(wěn)定性。此外,列車必須先以其他方式啟動,其所帶之磁場才能產(chǎn)生感應(yīng)電流與磁場,車輛才會懸浮;因此,列車必須裝置車輪以便“起飛”與“降落”之用,當速度達40kph以上時,列車開始懸浮 (即“起飛”),車輪自動收起;同理當速度漸減不再懸浮時,車輪自動放下以便滑行 (即“降落”)。通常采用電動懸浮 (EDS) 的系統(tǒng),只能以“線性同步馬達”(Linear Synchronous Motor, LSM) 作為推進系統(tǒng),且其速度相對較慢 (約300kph),圖1即顯示電動懸浮系統(tǒng) (EDS) 與線性同步馬達 (LSM) 之組合。