应用于轨道交通系统的单边直线感应牵引电机,由于其过弯道或道岔的运行工况不可避免,使得其初、次级之间将会产生横向偏移。当直线电机初级偏移时,磁密和涡流横向分布发生畸变,侧向力不再为零,严重影响到直线电机的运行效率和车辆稳定性。为解决上述问题,本文针对平板和帽型两种次级结构直线电机进行计算分析,得到牵引力、侧向力和法向力随偏移量的变化规律,以期为初级横向偏移时直线电机稳定性和可靠性的提升,以及控制等方面的性能优化提供数据参考。本文的主要研究内容如下:(1)直线电机横向偏移时的牵引特性分析。利用ANSYS对平板型和帽型两种不同次级结构直线电机进行3-D有限元仿真。定义了直线电机横向偏移时气隙磁密和涡流的畸变率,得到畸变率随偏移量的变化曲线;给出了三维电磁力在次级铝板表面的3-D云图;分析了不同偏移程度下三维电磁力的改变对车辆运行的影响,得到电机在低于额定转差率过弯道能更好保证车辆的稳定性。(2)直线电机横向偏移时的制动特性分析。考虑到车辆弯道制动的特殊工况,对两种次级结构直线电机进行3-D有限元仿真。给出了磁密和涡流随偏移量和转差率的变化关系;得到了三维电磁力的3-D力密度云图。重点分析了三维电磁力在不同偏移量下随转差率的变化曲线及其对车辆稳定性的影响,得到车辆制动时应以较小的速度过弯道。(3)两种电机横向偏移时的特性对比。基于以上两种次级结构直线电机的仿真结果,对两者在电动和制动工况下进行了电磁特性的对比。通过仿真结果,对横向偏移时平板型和帽型电机的三维电磁力、气隙磁密、涡流密度、涡流损耗、效率、气隙磁密畸变率进行了对比。结果表明,虽然帽型次级表现更优,但相较于平板型其横向偏移时三维电磁力变化更剧烈。(4)轨道小车平台横向偏移实验。基于以上横向偏移会对轨道列车造成的危害,设计并搭建了直线电机驱动的轨道小车试验台。实验数据证明了利用有限元分析得到的计算值误差均在10%以内,验证了有限元计算的准确性;且试验平台较为完整的复制了实际轨道交通系统,故其测量结果对车辆如何平稳过弯道具有一定的指导意义。通过对不同偏移量、不同频率和不同转差率下三维电磁力的测量,推动了优化系统的搭建进程。