磁悬浮技术原理

空间电磁悬浮技术简介随着航天事业的发展，模拟微重力环境下的空间悬浮技术已成为进行相关高科技研究的重要手段。目前的悬浮技术主要包括电磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、静电悬浮、粒子束悬浮等，其中电磁悬浮技术比较成熟。电磁悬浮技术（electromagnetic levitation )简称EML技术。它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。

起源

概述

空间电磁悬浮技术

发展历史

国际

中国

中国磁悬浮技术

原理

应用

前景

磁悬浮列车

磁悬浮列车的优点

磁悬浮列车的缺点

起源

概述

空间电磁悬浮技术

发展历史

国际

中国

中国磁悬浮技术

原理

应用

前景

磁悬浮列车

磁悬浮列车的优点

磁悬浮列车的缺点

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编辑本段起源

磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。

编辑本段概述

利用磁力使物体处于无接触悬浮状态的设想是人类一个古老的梦。但实现起来并不容易。因为磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化技术(高新技术)。随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进展，磁悬浮技术得到了长足的发展。

磁悬浮列车原理示意图

目前（2009年）国内外研究的热点是磁悬浮轴承和磁悬浮列车，而应用最广泛的是磁悬浮轴承。它的无接触、无摩擦、使用寿命长、不用润滑以及高精度等特殊的优点引起世界各国科学界的特别关注，国内外学者和企业界人士都对其倾注了极大的兴趣和研究热情。编辑本段空间电磁悬浮技术

随着航天事业的发展，模拟微重力环境下的空间悬浮技术已成为进行相关高科技研究的重要手段。目前的悬浮技术主要包括电磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、静电悬浮、粒子束悬浮等，其中电磁悬浮技术比较成熟。

电磁悬浮技术（electromagnetic levitation )简称EML技术。它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。

磁悬浮列车工作示意图

将一个金属样品放置在通有高频电流的线圈上时，高频电磁场会在金属材料表面产生一高频涡流，这一高频涡流与外磁场相互作用，使金属样品受到一个洛沦兹力的作用。在合适的空间配制下，可使洛沦兹力的方向与重力方向相反，通过改变高频源的功率使电磁力与重力相

等，即可实现电磁悬浮。一般通过线圈的交变电流频率为104—105Hz。

同时，金属上的涡流所产生的焦耳热可以使金属熔化，从而达到无容器熔炼金属的目的。目前，在空间材料的研究领域, EML技术在微重力、无容器环境下晶体生长、固化、成核及深过冷问题的研究中发挥了重要的作用。

目前世界上有三种类型的磁悬浮。一是以德国为代表的常导电式磁悬浮，二是以日本为代表的超导电动磁悬浮，这两种磁悬浮都需要用电力来产生磁悬浮动力。而第三种，就是我国的永磁悬浮，它利用特殊的永磁材料，不需要任何其他动力支持。

编辑本段发展历史

国际

20世纪60年代，世界上出现了3个载人的气垫车实验系统，它是最早对磁悬浮列车进行研究的系统。随着技术的发展，特别是固体电子学的出现，使原来十分庞大的控制设备变得十分轻巧，这就给磁悬浮列车技术提供了实现的可能。1969年，德国牵引机车公司的马法伊研制出小型磁悬浮列车系统模型，以后命名为TR01型，该车在1km轨道上时速达165km，这是磁悬浮列车发展的第一个里程碑。

在制造磁悬浮列车的角逐中，日本和德国是两大竞争对手。1994年2月24日，日本的电动悬浮式磁悬浮列车，在宫崎一段74km长的试验线上，创造了时速431km的日本最高记录。1999年4月日本研制的超导磁悬浮列车在实验线上达到时速552 km，德国经过20年的努力，技术上已趋成熟，已具有建造运营线路的水平。原计划在汉堡和柏林之间修建第一条时速为400 km的磁悬浮铁路，总长度为248 km，预计2003年正式投入营运，但由于资金计划问题，2002年宣布停止了这一计划。

中国

中国对磁悬浮列车的研究工作起步较迟，1989年3月，国防科技大学研制出中国第一台磁悬浮试验样车。1995年，中国第一条磁悬浮列车试验线在西南交通大学建成，并且成功进行了稳定悬浮、导向、驱动控制和载人运行等时速为300 km的试验。西南交通大学这条试验线的建成，标志中国已经掌握了制造磁悬浮列车的技术。

编辑本段中国磁悬浮技术

2006年8月17日，“中华01号”永磁悬浮路车模型在大连举行的2006中国国际专利技术与产品交易会上亮相。该模型是大连3000米永磁悬浮试验线路的仿真微缩，专为城市之间的区域交通设计。列车在高架的磁轨上运行，设计时速230公里，既可货运，又可客运，适用于大都市圈的交通运输。据半岛晨报报道只有在小说、科幻电影中才能见到的“空中悬浮”列车马上就要出现在大连人身边了。记者从昨日的专交会上了解到，3000米永磁悬浮试验线拟定年底在开发区建设。2006年8月17日上午，在大连世界博览广场举办的

运行中的磁悬浮列车

“2006年中国国际专利技术与产品交易会”上，“中华01号”1/10槽轨永磁悬浮微缩路-车格外引人注目。该车按照1/10比例微缩，几何尺寸按实车微缩；路桥结构、轨道结构、车辆结构与悬浮功能为仿真微缩。在技术人员的操作下，悬浮在槽轨上的微缩列车十分轻巧“跑”起来，启动、刹车十分灵活并且悄无声息。据了解，目前世界上有3种类型磁悬浮技术，

即日本的超导电动磁悬浮、德国的常导电磁悬浮和中国的永磁悬浮。永磁悬浮技术是中国大连拥有核心及相关技术发明专利的原始创新技术。据技术人员介绍，日本和德国的磁悬浮列车在不通电的情况下，车体与槽轨是接触在一起的，而利用永磁悬浮技术制造出的磁悬浮列车在任何情况下，车体和轨道之间都是不接触的。中国永磁悬浮与国外磁悬浮相比有五大方面的优势：一是悬浮力强。二是经济性好。三是节能性强。四是安全性好。五是平衡性稳定。槽轨永磁悬浮是专为城市之间的区域交通设计的，列车在高架的槽轨上运行，设计时速230公里，既可客运，又可货运。大连磁谷科技研究所有限公司苏珣总经理告诉记者，3000米永磁悬浮列车线路预计在今年年底建设，地点拟定在开发区。2010年4月8日，我国首辆高速磁悬浮国产车在成都交付。该样车由中航工业成都飞机工业（集团）有限公司制造，标志着该企业已经具备了磁悬浮车辆国产化、整车集成和制造能力。该高速磁浮列车可以达到每小时500公里。中航工业成飞此次交付的车辆是参照德国转让技术，按照上海磁浮公司的改进方案要求研制的第一辆工程化样车，在上海编组成列后，投入上海示范线的商业营运，并有望在世博会期间投入使用。

编辑本段原理

磁悬浮技术的系统，是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上，转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态。

编辑本段应用

国际上对磁悬浮轴承的研究工作也非常活跃。1988年召开了第一届国际磁悬浮轴承会议，此后每两年召开一次。1991年，美国航空航天管理局还召开了第一次磁悬浮技术在航天中应用的讨论会。现在，美国、法国、瑞士、日本和中国都在大力支持开展磁悬浮轴承的研究工作。国际上的这些努力，推动了磁悬浮轴承在工业上的广泛应用。

国内对磁悬浮轴承的研究工作起步较晚，尚处于实验室阶段，落后外国约20年。1986年，广州机床研究所与哈尔滨工业大学首先对“磁力轴承的开发及其在FMS中的应用”这一课题进行了研究。此后，清华大学、西安交通大学、天津大学、山东科技大学、南京航空航天大学等都在进行这方面的研究工作。

目前在工业上得到广泛应用的基本上都是传统的磁悬浮轴承(需要位置传感器的磁悬浮轴承)，这种轴承需要5个或10个非接触式位置传感器来检测转子的位移。由于传感器的存在，使磁悬浮轴承系统的轴向尺寸变大、系统的动态性能降低，而且成本高、可靠性低。此外，由于传感器的价格较高，从而导致磁悬浮轴承的售价很高，大大限制了它在工业上的推广应用。

2009年8月，参观者在北京看磁悬浮列车轨道，北京城建设计研究总院的总工杨秀仁透露，北京正在做一条磁悬浮线的长期规划———通往门头沟的S1轨道线路正在筹划，计划采用中国自主研发的磁悬浮技术。而由北京控股磁悬浮技术发展有限公司和国防科技大学合作的中低速磁浮列车，是中国唯一具有完全自主知识产权的磁悬浮列车。

编辑本段前景

随着电子元件的集成化以及控制理论和转子动力学的发展，经过多年的研究工作，国内外对该项技术的研究都取得了很大的进展。但是不论是在理论还是在产品化的过程中，该项技术都存在很多的难题，其中磁悬浮列车的技术难题是悬浮与推进以及一套复杂的控制系统，它的实现需要运用电子技术、电磁器件、直线电机、机械结构、计算机、材料以及系统分析等方面的高技术成果。需要攻关的是组成系统的技术和实现工程化。

磁悬浮轴承面向电力工程的应用也具有广阔的前景，根据磁悬浮轴承的原理，研制大功率的磁悬浮轴承和飞轮储能系统以减少调峰时机组启停次数；进行以磁悬浮轴承系统为基础的振动控制理论的研究，将其应用于汽轮机转子的振动和故障分析中；通过调整磁悬浮轴承的刚度来改变汽轮机转子结构设计的思想，从而改善转子运行的动态特性，避免共振，提高机组运行的可靠性等，这些都将为解决电力工程中的技术难题提供崭新的思路。

编辑本段磁悬浮列车

磁悬浮列车利用“同性相斥，异性相吸”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。世界第一条磁悬浮列车示范运营线——上海磁悬浮列车，建成后，从浦东龙阳路站到浦东国际机场，三十多公里只需6～7分钟。

上海磁悬浮列车是“常导磁斥型”（简称“常导型”）磁悬浮列车。是利用“同性相斥”原理设计，是一种排斥力悬浮系统，利用安装在列车两侧转向架上的悬浮电磁铁，和铺设在轨道上的磁铁，在磁场作用下产生的排斥力使车辆浮起来。就是说，轨道产生磁力的排斥力与列车的重力在一个相应平衡的数据时，列车就会悬浮起来。

列车底部及两侧转向架的顶部安装电磁铁，在“工”字轨的上方和上臂部分的下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流使电磁铁和轨道间保持1厘米的间隙，让转向架和列车间的排斥力与列车重力相互平衡，利用磁铁排斥力将列车浮起1厘米左右，使列车悬浮在轨道上运行。这必须精确控制电磁铁的电流。

悬浮列车的驱动和同步直线电动机原理一模一样。通俗说，在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变成电磁体，由于它与列车上的电磁体的相互作用，使列车开动。讲得更通俗直白一点，相当于电动机转子和定子之间的旋转运动变成了磁悬浮列车和轨道之间的直线运功。磁悬浮列车相当于电动机的转子，而轨道相当于电动机的定子。

列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引，同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥。列车前进时，线圈里流动的电流方向就反过来，即原来的S极变成N极，N极变成S极。周而复始，列车就向前奔驰。

稳定性由导向系统来控制。“常导型磁斥式”导向系统，是在列车侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。列车发生左右偏移时，列车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用，产生排斥力，使车辆恢复正常位置。列车如运行在曲线或坡道上时，控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制，达到控制运行目的。

“常导型”磁悬浮列车的构想由德国工程师赫尔曼肯佩尔于1922年提出。

“常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。只是把电动机的“转子”布置在列车上，将电动机的“定子”铺设在轨道上。通过“转子”，“定子”间的相互作用，将电能转化为前进的动能。我们知道，电动机的“定子”通电时，通过电磁感应就可以推动“转子”转动。当向轨道这个“定子”输电时，通过电磁感应作用，列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。

上海磁悬浮列车时速430公里，一个供电区内只能允许一辆列车运行，轨道两侧25米处有隔离网，上下两侧也有防护设备。转弯处半径达8000米，肉眼观察几乎是一条直线；最小的半径也达1300米。乘客不会有不适感。轨道全线两边50米范围内装有目前国际上最先进的隔离装置。上海线路将最终延伸到杭州。并且直接为世博会服务。

编辑本段磁悬浮列车的优点

磁悬浮列车有许多优点：列车在铁轨上方悬浮运行，铁轨与车辆不接触，不但运行速度快，能超过500 千米／小时，而且运行平稳、舒适，易于实现自动控制；无噪音，不排出有害的废气，有利于环境保护；可节省建设经费；运营、维护和耗能费用低。它是21 世纪理想的超级特别快车，世界各国都十分重视发展磁悬浮列车。目前，我国和日本、德国、英、

美等国都在积极研究这种车。日本的超导磁悬浮列车已经过载人试验，即将进入实用阶段，运行时速可达500 千米以上。

到目前可以讲，磁悬浮列车轨道技术在中国，磁悬浮列车技术仍在德国，引进产品是引进不来技术的。我国的轮轨铁路技术有近百年的历史，形成了专门从事机车设计、科研创新的产业大军，拥有数十年设计、制造、运营、维修配套的四十多万人的产业链。磁悬浮技术掌握在少数专家、教授手中，是不具备应用条件的。磁悬浮列车需要高架，高架梁的挠度必须小于1毫米，因此，高架桥跨一般要小于25米，桥墩基础要深30米以上。因此，在上海到杭州的地面上要形成一道200多公里的挡墙。此外，由于运行动力学的影响，轨道两侧各100米内是不允许有其他建筑物的。修建沪杭磁悬浮，占地多，对环境影响比较大。

编辑本段磁悬浮列车的缺点

2006年，德国磁悬浮控制列车在试运行途中与一辆维修车相撞，报道称车上共29人，当场死亡23人，实际死亡25人，4人重伤。这说明磁悬浮列车突然情况下的制动能力不可靠，不如轮轨列车。在陆地上的交通工具没有轮子是很危险的。因为列车要从动量很大降到静止，要克服很大的惯性，只有通过轮子与轨道的制动力来克服。磁悬浮列车没有轮子，如果突然停电，靠滑动摩擦是很危险的。此外，磁悬浮列车又是高架的，发生事故时在5米高处救援很困难，没有轮子，拖出事故现场困难；若区间停电，其他车辆、吊机也很难靠近。

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扩展阅读：

上海轨道交通俱乐部磁悬浮专区: https://www.360docs.net/doc/106011104.html,/forumdisplay.php?fid=50

中国磁悬浮网: https://www.360docs.net/doc/106011104.html,(磁悬浮视频、图片、资料等)

山东省磁悬浮轴承工程技术研究中心https://www.360docs.net/doc/106011104.html,

西南交通大学学校概况https://www.360docs.net/doc/106011104.html,/depart/university/university.htm

开放分类：

技术，简介，磁悬浮，前沿，航空科技

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磁悬浮列车技术论文

磁悬浮列车技术苏州科技学院天平学院陈耀1330117102 【摘要】:磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力（即磁的吸力和排斥力）来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不需接触地面，因此其阻力只有空气的阻力。磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。不同于传统列车利用车轮与钢轨之间的粘着力使列车前进。磁悬浮列车运行时与轨道保持10mm或者100mm的间隙，从根本上克服了传统列车轮轨黏着限制、机械噪声和磨损等问题，是一种新型的运载工具，其时速远远超过传动列车。【关键词】：悬浮、推进、导向、创新【正文】一、工作原理磁悬浮列车利用电磁体“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成，尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。下面分别对这三分所采用的技术进行介绍。导向系统

导向系统是一种测向力来保证悬浮的机车能够沿着导轨的方向运动。必要的推力与悬浮力相类似，也可以分为引力和斥力。在机车底板上的同一块电磁铁可以同时为导向系统和悬浮系统提供动力，也可以采用独立的导向系统电磁铁。悬浮系统目前悬浮系统的设计，可以分为两个方向，分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统（EMS）和电力悬浮系统（EDS）。图4给出了两种系统的结构差别。（EMS）是一种吸力悬浮系统，是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互排斥产生悬浮。常导磁悬浮列车工作时，首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁排斥力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持一定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米，是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关，所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。（EDS）将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大，从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑，这是因为EDS在机车速度低于大约25英里/小时无法保证悬浮。EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发展。超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为零，而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流，这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁。

磁悬浮的原理

磁悬浮的原理转子、传感器、控制器、执行器磁悬浮列车的原理。 1.磁悬浮列车的原理并不深奥。它是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。科学家将“磁性悬浮”这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”，亦称之为“磁垫车”。由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行的铁路；另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10—15毫米的间隙，并使导轨钢板的吸引力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。磁悬浮列车与当今的高速列车相比，具有许多无可比拟的优点：由于磁悬浮列车是轨道上行驶，导轨与机车之间不存在任何实际的接触，成为“无轮”状态，故其几乎没有轮、轨之间的摩察，时速高达几百公里；磁悬浮列车可靠性大、维修简便、成本低，其能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一；噪音小，当磁悬浮列车时速达300公里以上时，噪声只有656分贝，仅相当于一个人大声地说话，比汽车驶过的声音还小；由于它以电为动力，在轨道沿线不会排放废气，无污染，是一种名副其实的绿色交通工具，上海磁悬浮列车的最高时速430公里/小时，平均时速222公里/小时。 =重要部分。 2.自1825年世界上第一条标准轨铁路出现以来，轮轨火车一直是人们出行的交通工具。然而，随着火车速度的提高，轮子和钢轨之间产生的猛烈冲击引起列车的强烈震动，发出很强的噪音，从而使乘客感到不舒服。由于列车行驶速度愈高，阻力就愈大。所以，当火车行驶速度超过每小时300公里时，就很难再提速了。如果能够使火车从铁轨上浮起来，消除了火车车轮与铁轨之间的摩擦，就能大幅度地提高火车的速度。但如何使火车从铁轨上浮起来呢？科学家想到了两种解决方法：一种是气浮法，即使火车向铁轨地面大量喷气而利用其反作用力把火车浮起；另一种是磁浮法，即利用两个同名磁极之间的磁斥力或两个异名磁极之间磁吸力使火车从铁轨上浮起来。在陆地上使用气浮法不但会激扬起大量尘土，而且会产生很大的噪音，会对环境造成很大的污染，因而不宜采用。这就使磁悬浮火车成为研究和试验的的主要方法。

磁悬浮论文

毕业论文作者：张朋磊

磁悬浮列车的轨道施工工艺第1章：磁悬浮铁路轨道梁初探 (3) 第2章：板式无碴轨道 (10) 第3章：上海磁悬浮铁路轨道梁预应力施工 (16) 附：参考文献 (16)

第一章：磁悬浮铁路轨道梁初探磁悬浮铁路轨道梁初探轨道梁是磁悬浮铁路的重要组成部分，也是在磁悬浮铁路的一上木上程部分技术难度最大的。本文结合国内外磁悬浮铁路的现状及京沪高速铁路磁悬浮方案设计研究，对磁悬浮铁路轨道梁做了些初步探讨。 1概述磁悬浮铁路系统是一种新型的有导向轴的交通系统。磁悬浮列车主要依靠电磁力实现传统锐路的支承、导向和牵引功能。由于运行的磁悬浮列车和线路之间无机械接触，从根本上突破了轮轨铁路中轮轨关系和弓轨关系的约束，而磁悬浮列车可以比轮轨铁路更经济地达到较高的速度( 400^-500km/h ), 对环境的影响较小。低速运行的磁悬浮列车，在环境保护方而也比其他公共交通具有明显优势。目前达到或接近应用水平的磁悬浮铁路系统，集中在德国和日本。京沪高速铁路磁悬浮方案可行性研究设计参照的是德国的标准，以下就结合德国磁悬浮铁路和京沪高速铁路磁悬浮方案可行性研究设计对磁悬浮轨道梁做些初步探索。磁悬浮列车主要依靠电磁力实现传统铁路的支承、导向和牵引功能，在支承磁悬浮列车运行的结构(一般称为轨道梁)_卜完成列车的导向、牵引等功能的构件一般称为功能件，主要包括长定子(卜而)、支承滑行轨([们)及侧向导轨，长定子用一于提供支承力(吸力)和牵引力，支承滑行轨用于列车降落时提供接触支承滑行轨面，侧向轨土要

用于控制列车运行方向。山于磁悬浮列车车体结构是固定不变的，所以轨道梁上功能件的位置是严格固定的，轨道梁设计时，其结构尺寸严格受到此条件的限制。根据支承梁的结构形式和功能区与支承梁的连接方式，目前研究较成熟的轨道梁主要有以下几种结构形式;钢结构轨道梁(土要跨径24. 768m , 30. 960m )钢筋混凝土板轨道(土要跨径6. 192m);钢筋混凝上二型轨道梁(土要跨径12. 384m);钢和预应力混凝上复合型轨道梁(土要跨径24.768m.30. 960m ) ;预应力混凝上轨道梁(主要跨径为24. 768m )。受功能件模块化的影响，轨道梁的长度严格按功能件的长铁芯定子〔标准长度为1. 032m)的整数倍取值。京沪高速铁路磁悬浮方案可行性研究时轨道梁的长度模数采用了6个铁芯定子长度(即 6. 192m )轨道梁跨度(梁缝中心线的长度)般为6. i920m, 12. 3840m, 18. 5760m、24.7680m、30. 9600m、37.1520m。 2.德国磁悬浮线轨道梁概况

磁悬浮技术原理

磁悬浮技术原理磁悬浮技术原理空间电磁悬浮技术简介随着航天事业的发展，模拟微重力环境下的空间悬浮技术已成为进行相关高科技研究的重要手段。目前的悬浮技术主要包括电磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、静电悬浮、粒子束悬浮等，其中电磁悬浮技术比较成熟。电磁悬浮技术（electromagnetic levitation )简称EML技术。它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。目录起源概述空间电磁悬浮技术发展历史国际中国中国磁悬浮技术原理应用前景磁悬浮列车磁悬浮列车的优点磁悬浮列车的缺点起源概述空间电磁悬浮技术发展历史国际中国中国磁悬浮技术原理应用前景磁悬浮列车磁悬浮列车的优点磁悬浮列车的缺点

展开编辑本段起源磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。编辑本段概述利用磁力使物体处于无接触悬浮状态的设想是人类一个古老的梦。但实现起来并不容易。因为磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化技术(高新技术)。随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进展，磁悬浮技术得到了长足的发展。磁悬浮列车原理示意图 . 目前（2009年）国内外研究的热点是磁悬浮轴承和磁悬浮列车，而应用最广泛的是磁悬浮轴承。它的无接触、无摩擦、使用寿命长、不用润滑以及高精度等特殊的优点引起世界各国科学界的特别关注，国内外学者和企业界人士都对其倾注了极大的兴趣和研究热情。编辑本段空间电磁悬浮技术随着航天事业的发展，模拟微重力环境下的空间悬浮技术已成为进行相关高科技研究的重要手段。目前的悬浮技术主要包括电磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、静电悬浮、粒子束悬浮等，其中电磁悬浮技术比较成熟。电磁悬浮技术（electromagnetic levitation )简称EML技术。它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。磁悬浮列车工作示意图将一个金属样品放置在通有高频电流的线圈上时，高频电磁场会在金属材料表面产生一高频涡流，这一高频涡流与外磁场相互作用，使金属样品受到一个洛沦兹力的作用。在合适的空间配制下，可使洛沦兹力的方向与重力方向相反，通过改变高频源的功率使电磁力与重力相

大学物理论文磁悬浮列车

德日高速磁悬浮列车摘要：自德国工程师赫尔曼■肯佩尔提出了电磁悬浮原理，磁悬浮技术的研究就在国际范围内如火如荼的进行着。磁浮技术在交通方面的应用体现在高速磁悬浮列车的出现。现阶段超高速磁浮技术主要有以以日本为代表的超导超高速磁浮铁路MLX技术、德国常导超高速磁浮铁路TR技术。本文主要介绍这两种技术的技术特点，分析他们的能耗等各方面性质，并提出我国下阶段的磁浮研究方向。关键词：MLX技术、TR技术、电磁吸引式悬浮、侧壁电动式悬浮磁悬浮列车的概述很早以前，人们就希望列车能与轨道脱离接触，以解除轮轨车辆的振动与磨损带来的烦恼。自20世纪初德国工程师赫尔曼?肯佩尔提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利以来，人类一直在探索将这一原理应用到地面轨道交通的途径。1970年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始进行磁悬浮运输系统的开发。由于磁悬浮列车是轨道上行驶，导轨与机车之间不存在任何实际的接触，故其几乎没有轮、轨之间的摩擦。磁悬浮列车有其不可替代的优势：运行速度快，能超过500千米/小时，运行平稳、舒适，易于实现自动控制；它以电为动力，不排出有害的废气，有利于环境保护；可靠性大、维修简便、成本低，可节省建设经费，其能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一；噪音小，当磁悬浮列车时速达300公里以上时，噪声只有65分贝，是一种名副其实的绿色交通工具。正因为磁浮列车在交通方面有着如此的优势，国际上有关磁悬浮列车的研究正如火如荼地进行着。20世纪末，经过多个国家长期的试验研究逐渐形成以日本为代表的超导超高速磁浮铁路MLX技术、德国常导超高速磁浮铁路TR技术以及日本主要用于中短途客运的中低速地面运输系统HSST技术。下面主要介绍以德日为代表的两种高速磁浮铁路技术。日本德国超高速磁浮铁路的比较目如日本超导超局速磁浮铁路MLX技术和德国常导超局速磁浮铁路TR技术是超高速磁浮铁路领域最具代表性的技术。二者有他们独特的技术特点，在某些方面都有其较高的造诣。 1、超导原理比较[1] ?日本MLX技术日本超导型磁悬浮列车也称超导磁斥型。它是利用超导磁体产生的强磁场，列车运行时与布置在地面上的线圈相互作用，产生电动斥力将列车悬起。其最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导磁体并构成感应动力集成设备，而列车的驱动绕组和悬浮导向绕组均安装在地面导轨两侧，车辆上的感应动力集成设备由动力集成绕组、感应动力集成超导磁铁和悬浮导向超导磁铁三部分组成。当向轨道两侧的驱动绕组提供与车辆速度频率相一致的三相交流电时，就会产生一个移动的电磁场，因而在列车导轨上产生磁波，这时列车上的车载超导磁体就会受到一个与移动磁场相同步的推力，正是这种推力推动列车前进。同时，在地面导轨上安装有探测车辆位置的高精度仪器，根据探测仪传来的信息调整三相交流电的供流方式，就能精确地控制电磁波形以使列车能良好地运行。?德国TR技术德国常导型列车也称常导磁吸型，它是利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右。车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就象是同步直线电动机的励磁线圈，地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用，它就象同步直线电动机的长定子绕组。当沿线布置的变电所向轨道内侧的驱动绕组提供三相调频调幅电力时，由于电磁感应作用承

磁悬浮原理及控制

magnetic suspension technique 本文介绍磁悬浮主轴系统的组成及工作原理，提出了一种在常规PID基础上的智能PID控制器的新型数字控制器设计。其核心部件是TI公司的TMS320LF2407A，设计了五自由度磁悬浮主轴系统的硬件总体框图。用C2000作为开发平台，设计在常规PID基础上的智能PID控制器。理论分析结果表明：这种智能PID控制器能实现更好控制效果，达到更高的控制精度要求。1 引言主动磁悬浮轴承(AMB，以下简称磁轴承)是集众多门学科于一体的，最能体现机电一体化的产品。磁悬浮轴承与传统的轴承相比具有以下优点：无接触、无摩擦、高速度、高精度。传统轴承使用时间长后，磨损严重，必须更换，对油润滑的轴承使用寿命会延长、但时间久了不可避免会出现漏油情况，对环境造成影响，这一点对磁悬浮轴承就可以避免，它可以说是一种环保型的产品。而且磁轴承不仅具有研究意义，还具有很广阔的应用空间：航空航天、交通、医疗、机械加工等领域。国外已有不少应用实例。磁悬浮轴承系统是由以下五部分组成：控制器、转子、电磁铁、传感器和功率放大器。其中最为关键的部件就是控制器。控制器的性能基本上决定了整个磁悬浮轴承系统的性能。控制器的控制规律决定了磁轴承系统的动态性能以及刚度、阻尼和稳定性。控制器又分为两种：模拟控制器和数字控制器。虽然国内目前广泛采用的模拟控制器虽然在一定程度上满足了系统的稳定性，但模拟控制器与数字控制器相比有以下不足：(一)调节不方便、(二)难以实现复杂的控制、(三)不能同时实现两个及两个以上自由度的控制、(四)互换性差，即不同的磁悬浮轴承必须有相对应的控制器、(五)功耗大、体积大等。磁轴承要得到广泛的应用，模拟控制器的在线调节性能差不能不说是其原因之一，因此，数字化方向是磁轴承的发展趋势。同时，要实现磁轴承系统的智能化，显然模拟控制器是难以满足这方面的要求。因此从提高磁轴承性能、可靠性、增强控制器的柔性和减小体积、功耗和今后往网络化、智能化方向发展等角度，必须实现控制器数字化。近三十年来控制理论得到飞速发展并取得了广泛应用。磁悬浮轴承控制器的控制规律研究在近些年也取得了显著的进展，目前国外涉及到的控制规律有：常规PID和PD控制、自适应控制、H∞控制等，国内涉及到的控制规律主要是常规PID及PD控制和H∞控制，但H∞控制成功应用于磁悬浮轴承系统中的相关信息还未见报道。从当前国内外发展情况来看，国外的研究状况和产品化方面都领先国内很多年。国外已有专门的磁悬浮轴承公司和磁悬浮研究中心从事这方面的研发和应用方面工作，如SKF公司、NASA等。其中SKF公司的磁轴承的控制器所用控制规律为自适应控制，其产品适用的范围：承载力50～2500N、转速1,800～100,000r/min，工作温度低于220℃。NASA是美国航天局，他们开展磁悬浮研究已有几十年，主要用于航天上，研究领域包括火箭发动机和磁悬浮轨道推进系统(2002年9月已完成在磁悬浮轨道上加2g加速度下可使火箭的初始发射速度达到643～965km/h 。目前国内还没有一家磁悬浮轴承公司，要赶上国外磁悬浮轴承发展水平，必须加大人力、物力等方面的投入。国内对磁悬浮轴承控制器的控制规律研究起步较晚，当前使用较多的都是常规PID和PD控制，实际电路中也有使用PIDD的。控制精度相对来说不是很高，而且每个系统都必须对应相应的KP，KI，KD，调节起来很麻烦，使用者同样会觉得很不方便。为了使磁悬浮轴承产品化，必须解决上述问题，任何人都能很方便的使用，必须把它做成象“傻瓜型设备一样的产品”，这就得首先解决控制器的问题。解决此问题就是使控制器智能化。智能化的内容包括硬件的智能化和软件的智能化。本文仅讨论控制器在控制算法方面的智能化问题以及实现手段，可为最终解决磁悬浮轴承智能化奠定

磁悬浮列车技术论文

磁悬浮列车技术论文 Revised by Liu Jing on January 12, 2021

推力与悬浮力相类似，也可以分为引力和。在机车底板上的同一块电磁铁可以同时为导向系统和悬浮系统提供动力，也可以采用独立的导向系统电磁铁。悬浮系统目前悬浮系统的设计，可以分为两个方向，分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统（EMS）和电力悬浮系统（EDS）。图4给出了两种系统的结构差别。（EMS）是一种吸力悬浮系统，是结作时，首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁排斥力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持一定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米，是通过一套关，所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。（EDS）将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大，从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑，这是因为EDS在机车速度低于大约25英里/小时无法保证悬浮。EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发展。超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。是由超导材料制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为零，而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流，这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁。超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导磁体并构成感应动力集成设备，而列

磁悬浮列车技术发展路线研究

2017年第24卷第6期技术与市场技术研发磁悬浮列车技术发展路线研究张杨，吴超 (中车株洲电力机车有限公司，湖南株洲41001) 摘要：阐述了国内外磁悬浮列车的主要技术研究路线，研究了国内外主要从事磁悬浮技术研究的科研机构与技术特点，旨在促进我国磁悬浮交通装备产业发展。关键词：磁浮列车；技术发展；研究 doi：10. 3969/j.issn.1006 - 8554. 2017.06.036 〇引言磁悬浮列车是根据电磁学原理，利用磁力悬浮与线性驱动的方法，实现悬浮、导向和推进列车的新型交通工具，据相关机构统计，磁浮列车在速度上可覆盖100 ~ 600 km/h范围，500 km/h速度下每座位.公里能耗仅为飞机1/3 ~ 1/2,300 k m/h 速度下能耗比I C E高速列车低33%，由于没有机械传动及轮轨接触，在噪音及振动等方面也表现极佳。正是因其诸多方面的优势，国内外相关机构开展了大量磁浮列车技术研究。在国际范围内，开展过磁悬浮列车研究的国家主要有德国、日本、美国和中国。 1国外磁悬浮列车的发展现状 1.1 超导磁悬浮技术日本在磁浮列车发展上选择了电动磁浮方式，采用超导材料作为励磁材料，车辆在轨道上运行时，通过车上移动电磁铁的作用，使地面悬浮感应线圈产生感应电流及感应磁场，依靠感应磁场和车上电磁铁的相互作用使车辆悬浮起来，悬浮气隙可达100 m m。其构建的M L U系统设计速度为500 km/h，2015 年4月，山梨试验线的超导磁浮列车进行载人试验，最高时速达到663 k m/h,刷新了地面轨道交通工具的最高速度记录。由于其悬浮力必须在一定速度下方能实现，因此只有在速度大于 120 km/h之后才能产生足够的悬浮力使列车起浮，而在低速范围内仍需依赖车轮支撑运行。因此，这种方式不适合站间距短、需要频繁启动停车的城市轨道交通系统；同时由于其超导材料需要在特殊条件下进行管理维护，费用高昂。 1.2 常导磁悬浮技术德国在技术路线上选择了与日本不同的电磁悬浮方式，采用普通导电材料作为励磁材料，依靠安装在车体上的电磁铁和轨道铁轨之间的吸引力使车辆悬浮。其构建的T R系统设计速度500 k m/h,能实现静止状态下的悬浮；由于悬浮间隙通常为 8 ~ 12 m m，需要动态间隙检测和悬浮控制系统以维持动态间隙在允许波动范围内。 1.3永磁悬浮技术美国采用永磁悬浮方式，通过导轨上铺设的直线同步电机线圈来推动，导轨边的供电系统输送可变频率交流电到导轨上线圈产生移动磁场与车上磁体相互作用而移动，交流电流的频率控制列车移动速度。其构建的M a g p la n e系统采用弧形断面轨道来同时提供悬浮和导向力，悬浮间隙为5 ~ 15 m m。与日本技术类似，车体开始运行时由车轮支撑，轨道两侧的铝制导轨内产生涡流，当时速达到20 k m以上时实现悬浮。 1.4真空管道磁悬浮技术美国电动汽车特斯拉和美国科技公司E T3都公布了“真空管道运输”计划，特斯拉称其为“H y p e r io p”或“超级高铁” E T3称之为“胶囊高铁”单体重183 k g,长约4. 87m,可以容纳 4 ~6名乘客，预计能达到1 200 km/h的速度，主要分为高架低真空磁悬浮列车和地下真空管道磁悬浮列车。 2我国磁悬浮列车的发展现状早期国内相关科研机构如国防科技大学、西南交通大学、同济大学、铁科院等开展了相关试验研究工作，并研制了单悬浮架试验台及原型样车。 21世纪初我国引进德国高速磁悬浮技术，建设了上海高速磁悬浮交通示范运营线，成立了国家磁浮交通工程技术研究中心，开展磁悬浮交通技术的自主研究，实现了上海线线路轨道技术国产化，并在同济大学嘉定校区建成“三个一”高速磁悬浮试验系统（含一条1.5 k m轨道，一列两节编组磁悬浮车和一套牵引及运控系统，简称三个一）。在技术转移基础上，主持研制了我国首列高速磁悬浮国产化样车（四节编组）并投人上海线示范运行，还实现了高速磁悬浮道岔、定子铁心和线圈国产化。国家磁浮中心还与上海磁浮公司合作，开发了上海高速磁浮列车关键设备的备品备件，逐步实现进口替代。目前，西南交大也正在开展真空管道磁悬浮列车研究。北京控股磁浮发展有限公司与国防科大、唐山机车车辆有限公司合作，2008年建设了唐山中低速磁浮试验线路，并研制了原理性样车。2006年开始，中车株洲电力机车有限公司，联合株洲电力机车研究所、株洲电机公司、西南交通大学试，开展磁悬浮列车技术研究。2012年成功3车编组中低速磁悬浮列车样车一“追风者”号，在株洲建设了 1.6 k m试验线，全盘掌握 101

磁悬浮离心式冷水机组节能原理

磁悬浮离心式冷水机组节能原理 1.采用磁悬浮无油压缩机磁悬浮离心式冷水机组的核心部件磁悬浮无油压缩机。磁悬浮压缩机大致可分为压缩部分、电机部分、磁悬浮轴承及控制器、变频控制部分如图1所示。其中压缩部分由两级离心叶轮和进口导叶组成，两级叶轮中间预留补气口，可实现中间补气的两级压缩。压缩机采用永磁电机，结合集成在压缩机上的变频器设计，可实现0~48000r／min的宽广转速变化。叶轮直径小，磁悬浮轴承悬浮运转，启动转矩相应减小，结合变频和软启动模块，压缩机启动电流只需２A。磁悬浮轴承及其控制是该型压缩机的核心。图2 磁悬浮轴承结构示意图如图2所示，该压缩机设有２组径向和１组轴向磁悬浮轴承，在控制器的控制下，运行过程中可始终保证主轴与轴承座之间有约7μｍ的间隙由于无机械摩擦，相对于传统机组，减少了电机损耗，变频损耗，轴承损耗，轴承损耗。使输出能量损耗只有%，相比传统机组%，磁悬浮离心机组具有明显的节能优势，如图3所示图1 磁悬浮压缩机图3 磁悬浮机组与其他机组能量损失对比

2.部分负荷优化节能机组绝大部分时间是在部分负荷下运行的，当机组在部分负荷情况下，压缩机的部分节能优势来自于2个方面；第一是压缩机流量的减少而降低转速；第二是由于蒸发温度的提高和冷凝温度的降低带来的压力比下降从而降低转速。当环境温度发生变化时，建筑冷负荷也相应变化。若冷水出水温度设定值不变，冷负荷降低。使得相应的冷水回水温度降低，对应的冷机蒸发温度上升。同时负荷小，冷却水进回水温度也会降低，冷凝温度相应降低。综合蒸发温度和冷凝温度变化，不难发现，部分负荷时冷机的工作压力比减小。传统离心机采用进口导叶调节，也只能在一定范围内适应这种压力比变化。只有采用变频技术的离心机才可以通过调节转速以适应压力比的变化。通过降低转速，降低压缩机功耗。而在实际工作中，普通变频离心机由于回油等技术限制，只能在一定范围内进行变频，因此获得的节能效果有限。只有采用磁悬浮变频冷水机组才能根据实际负荷和压力比调节转速，比传统技术的冷水机在部分负荷下表现出了极高的性能，如图4所示。从而获得最大的节能效果。图4 磁悬浮机组与其他机组性能曲线对比

磁悬浮列车技术论文

磁悬浮列车技术【摘要】:磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力（即磁的吸力和排斥力）来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不需接触地面，因此其阻力只有空气的阻力。的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。不同于传统列车利用车轮与钢轨之间的粘着力使列车前进。磁悬浮列车运行时与轨道保持10mm或者100mm的间隙，从根本上克服了传统列车轮轨黏着限制、机械噪声和磨损等问题，是一种新型的运载工具，其时速远远超过传动列车。【关键词】：悬浮、推进、导向、创新【正文】一、工作原理磁悬浮列车利用电磁体“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的原理，让具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成，尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。下面分别对这三分所采用的技术进行介绍。导向系统导向系统是一种测向力来保证悬浮的机车能够沿着导轨的方向运动。必要的推力与悬浮力相类似，也可以分为引力和。在机车底板上的同一块电磁铁可以同时为导向系统和悬浮系统提供动力，也可以采用独立的导向系统电磁铁。悬浮系统目前悬浮系统的设计，可以分为两个方向，分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统（EMS）和电力悬浮系统（EDS）。图4给出了两种系统的结构差别。（EMS）辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁排斥力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持一定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米，是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。此外

电磁悬浮技术及应用论文

考试序列号课程设计课程名称物理学在工程中的应用题目名称电磁悬浮技术及应用学生学院专业班级学号学生姓名_ 指导教师__ _____ 联系方式 2011年 4 月18 日

电磁悬浮技术及应用青蛙是一种两栖动物，有时它们会静静地漂浮在水中，这并不稀奇，但是你见过青蛙漂浮在空气中吗? 当青蛙在水中的时候，受到水的浮力，这个力的大小刚好和它自身所受的重力抵消，它就浮在水中。空气不可能提供给青蛙足够支撑重力的浮力，除非还受到别的什么力，青蛙才可能悬浮在空气中。这种力是否存在呢?这就是我这篇论文要说的原理----磁悬浮力。现在科学家已经在实验室中实现了用很强的磁场给青蛙以向上的推力，来抵消地球的引力，使它浮起来。说到这里就有一个疑问了，青蛙是不带磁性的，因为它不像磁铁那样能够吸在冰箱的门上，那么磁场怎样对它产生力呢?这个问题我要在论文最后才能给出答案。现在，我先介绍一下电磁悬浮技术。电磁悬浮的原理是利用高频电磁场在金属中产生涡流，进而产生洛伦兹力来实现悬浮。将一个金属样品放置在通有高频电流的线圈内时，由于电磁感应现象，会在金属表面产生高频感应电流，并形成闭合回路，称为涡流。这一涡流使金属样品在磁场中受到一个洛伦兹力的作用。通过合理设计悬浮线圈的结构，可以使样品上洛伦兹力的合力方向与重力方向相反，再通过调节高频电源的功率使悬浮力与重力相等，即可实现金属样品的悬浮。自从1922年德国工程师赫尔曼肯佩尔提出了电磁悬浮原理后，人类开始探索电磁悬浮的奥秘，研制方向主要放在磁悬浮列车方面。磁悬浮列车是一种靠磁的吸引力或排斥力来减小摩擦阻力的列

车。由于轨道的磁力，列车行进时悬浮在空中，不接触轨道，因此没有与轨道的摩擦阻力，只有空气的阻力。磁悬浮列车的最高速度能够达到500km/h以上，而且可以大大减少噪声，人们希望它是将来除飞机之外的另一种快速交通工具。利用吸引力提起物体，利用排斥力托起物体，两种力都能够使物体处于悬浮状态。目前，世界上的磁悬浮列车主要就是推斥式和吸力式这两种“悬浮”形式。利用磁的吸引力使车辆浮起来的磁悬浮列车，用的是T形导轨，车辆的两侧下部向导轨的两边环抱，导轨底部安有钢板，在车辆的下部装有金属线圈，当电流从线圈中流过时，能产生磁场，这就是电磁铁。钢板在上，电磁铁在下，电磁铁的强大磁力吸引车辆向上，吸引力与车辆重力平衡时，车辆就悬浮在导轨的上方。推斥式的轨道是U形的。当列车向前运动时，车辆下面的电磁铁就使埋在轨道内的线圈中产生感应电流，使轨道内线圈也变成了电磁铁，而且它与车辆下的电磁铁产生相斥的磁力，把车辆推离轨道。几个国家研制的磁悬浮列车有多种形式。德国于1971年研制成常导电磁铁吸引式磁悬浮试验车；英国于1984年建成低速磁力悬浮式铁路；日本于1987年制成了超导体磁悬浮列车，最高速度为420km/h。目前，美国正在研制用超导方式行驶的地下真空磁悬浮超音速列车，设计最高速度为2.25xl04km/h，只需要21min便可横穿美国大陆。 2002年建成的上海磁悬浮列车采用的是德国技术。2005年建成的我国第一条永磁悬浮列车在大连问世，采用的是我国自主创新的

磁悬浮列车原理

第九篇磁悬浮列车原理 §9.1磁悬浮列车综述你一定听说过磁悬浮列车吧，最近它的上镜率可是居高不下，大家都在密切地关注着它的发展态势。我们一直都在盼望着火车的提速，可经过几轮的努力，却总是达不到心中理想的标准，如果你家住在西安，距北京1000多公里，原先回家要17个小时，现在要14个小时，唉，只减少了区区3个小时，还要有难熬的一宿呀！可是你知道吗？普通磁悬浮列车的时速就可以达到500公里/小时，那么，回家就只需要不到3个小时，跟飞机差不多了！其实，在本世纪五、六十年代，铁路曾经被认为是一个夕阳运输产业。因为面对航空、高速公路等运输对手的强劲挑战，它蜗牛般的爬行速度，已越来越不适应现代工业社会物流和人流的快速流动需要了。但七十年代以来，特别是近几年，随着铁路高速化成为世界的热点和重点，铁路重新赢回了它在各国交通运输格局中举足轻重的地位。法国、日本、俄国、美国等国家列车时速由200公里向300公里飞速发展。据1995年举行的国际铁路会议预测，到本世纪末，德国、日本、法国等国家的高速铁路运营时速将达到360公里。但要使列车在如此高的速度下持续行驶，传统的车轮加钢轨组成的系统，已经无能为力了。这是因为传统的轮轨粘着式铁路，是利用车轮与钢轨之间的粘着力使列车前进的。它的粘着系数随列车速度的增加而减小，走行阻力却随列车速度的增加而增加，当车速增至粘着系数曲线和走行阻力曲线的交点时，就达到了极限。据科研人员推算，普通轮轨列车最大时速为350-400公里左右。如果考虑到噪音、震动、车轮和钢轨磨损等因素，实际速度不可能达到最大时速。所以，欧洲、日本现在正运行的高速列车，在速度上已没有多大潜力。要进一步提高速度，必须转向新的技术，这就是超常规的列车－－磁悬浮列车。尽管我们还将磁悬浮列车的轨道称为"铁路"，但这两个字已经不够贴切了。

磁悬浮原理

[转载]磁悬浮原理

磁悬浮转子真空计工作原理图时间:2008-09-16 来源:真空技术网整理编辑:真空技术网根据磁悬浮转子转速的衰减与其周围气体分子的外摩擦有关的原理制成的真空测量仪表称为磁悬浮转子真空计。图22：磁悬浮转子真空计结构图由图22可见，除了用于磁悬浮转子的螺旋线圈2外，在真空室下边还设置一敏感线圈5，通过伺服电路控制螺旋线圈2的电流，使转子悬浮在预定高度。在真空室两侧的一对驱动线圈3产生旋转磁场，驱动转子以每秒200～400转的速度自转。虽然转子在给定的垂直位置会自动地趋向磁场最强处(一般在垂直对称轴上)，但若受外界扰动，转子将围绕轴作水平振动。图中紧临真空室下方的阻尼钢针6可使这种振动衰减。这种真空计是基于气体分子对自由旋转钢球的减速作用而工作的。当钢球被驱动线圈的磁场

从静止加速到每秒400转速之后，停止驱动场，由于气体分子摩擦的积分作用引起钢球自转速度衰减，其转速衰减与气体压力p有着严格的对应关系。磁悬浮转子真空计是标准真空计，量程宽(10-1～10-5Pa)，用它作互校传递标准时，累积误差小，可靠性重复性好。 SKF公司最新推出磁浮轴承（图文）ＳＫＦ（斯凯孚）公司最新推出磁浮轴承。半导体工业需要极纯净的环境来制造日益复杂的电路晶片，其中，ＴＭＰ（Turbo Molecular Pumps）涡轮子真空泵主要是利用高速旋转的涡轮叶片转子，撞击气体分子后，把气体分子带出制程腔体。由于需要高速旋转，传统陶珠轴承系统存在油气污染问题，目前业界已大量使用无接触的磁浮轴承。ＳＫＦ磁浮轴承还可应用于三轴加工中心机床，主轴转速１０万转／分钟。此主轴目前是展示阶段的原型，唯有依赖磁浮轴承才能达到如此高的转速，而如此高的表面加工精度及轴承寿命，是传统滚动轴承所无法达到的。磁浮轴承的性能由于软件算法的改进而大大加强，坚固性，稳定性，经济性的提高使磁浮轴承从试验

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产业观察 Industry Observation 2017.08 数字通信世界 43 1 引言自古以来，使物体在空中处于无接触悬浮状态一直是人类无法企及的梦想。但随着电子通信、系统控制、电气工程、电磁学和材料力学的研究进一步深入，人类利用磁悬浮技术已经实现了这一梦想。磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化高新技术。目前来说，人类利用磁悬浮技术已经实现了许多应用，如磁悬浮轴承、磁悬浮列车、磁悬浮工作台等。本文针对磁悬浮技术，提出了该技术的原理及特点，并根据其特点分析了它在工业及工程上的应用，并进行了展望。 2 磁悬浮原理及其特点磁悬浮技术原理及其应用纪源（南京金陵中学，南京 210007）摘要：磁悬浮技术是一门多学科交叉，并具有良好发展前景的学科。随着电子通信、系统控制、电气工程、电磁学和材料力学的研究进一步深入，磁悬浮技术目前来说已经广泛的应用与各个领域内，如航空航天、精密仪器、轨道交通等。本文针对磁悬浮技术，提出了该技术的原理及特点，并根据其特点分析了其在工业及工程上的应用，并相应地作出了展望。关键词：电磁学；磁悬浮技术；应用doi： 10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.08.018中图分类号： TM57 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2017）08-0043-02变化，从而使电磁铁周边产生磁场，通过控制器，使悬浮体受到的磁力与其重力相等，从而使悬浮体在空中悬浮。并且，假设因为某种原因，悬浮体在平衡位置处出现了微小的扰动，偏离了平衡位置。此时，由位置传感器检测出悬浮体偏离的位移大小，并将该数据通过控制器的微处理器转换为控制信号，再通过功率放大器将该控制信号转换为控制电流，根据位移的方向和大小确定控制电流的大小，经过多次迭代微调，从而迫使悬浮体返回原来的平衡位置。由该原理可以看出，无论悬浮体的扰动位移方向是朝下还是朝上，它均能通过控制系统处于平衡状态[1]。磁力弹簧是磁悬浮系统中最重要的原件，根据产生磁力的方式，可分为电磁弹簧和永磁弹簧。电磁弹簧是由密集线圈产生电磁场而提供磁力，永磁弹簧通常仅由永久磁铁来提供磁力，而永久磁铁常选取稀土类磁性材料。通常来说，由于悬浮体不与外界有直接接触，因此优点明显：一是磨损很小，并且在真空和腐蚀性介质中可以长期使用；二是机械摩擦力几乎等于零，仅有少量的转动空气摩阻力，因此功耗较低，噪声小，且不需要润滑剂，从而适用于机械工程中的高速转动工程。因为磁悬浮体对于外界干扰有着很好的稳定性，同时，传感器也可实时记录数据，用于故障的诊断与运营过程中的监测。 3 磁悬浮技术应用 3.1 磁悬浮轴承目前来说，国内外对于磁悬浮技术方面，研究比较火热的主要有两个方向，磁悬浮轴承与磁悬浮列图1 磁悬浮工作原理示意图磁悬浮技术是一种依靠电磁力将物体无机械接触地悬浮起来的技术，其简要装置示意图如图1所示。该装置由五部分组成：传感器、电磁铁、控制器、功率放大器和磁浮体。其工作原理为，通过给电磁铁提供交变电流，使电磁铁中线圈产生磁通量的

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磁悬浮技术在电气前沿课程这一门课中，各个老师都讲解许多有关电气方面的高新科技，虽然每一个课题听起来都很吸引人，但是由于篇幅有限，我就挑选我最感兴趣的磁悬浮技术来做一个比较深入的了解。在了解之前，我们需要知道磁悬浮技术的是什么和它是如何实现的。磁悬浮技术的定义：利用磁场力使物体沿着一个轴或几个轴保持一定位置的技术措施。磁悬浮技术的原理：磁悬浮技术的系统，是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上，转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态。在对磁悬浮技术有了一个粗略的了解之后，我们就来深入的了解一下磁悬浮技术在现今生活的应用。磁悬浮技术的主要应用：现今的磁悬浮技术主要运用于两个方面，一个是磁悬浮列车，另一个是磁悬浮轴承。下面将对两个应用分别详细介绍。在磁悬浮列车应用上，磁悬浮列车是利用“同名磁极相斥，异名磁极相吸”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道悬浮在距离轨道约1厘米处腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两种相应的形式。一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车。它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行的铁路。另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车。它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10—15毫米的间隙并使导轨钢板的排斥力与车辆的重力平衡。从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。通俗的讲就是在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电能将线圈变为电磁体。由于它与列车上的超导电磁体的相互作用就使列车开动起来。列车前进是因为列车头部的电磁体（N极）被安装在靠前一点的轨道上的电磁体（S极）所吸引。并且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥。当列车前进时，在线圈里流动的电流流向就反转过来了。其结果就是原来那个S极线圈，现在变为N极线圈了。反之亦然。这样，列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰。根据车速通过电能转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压。但是磁悬浮列车也有其的缺点，一方面由于列车速度快，所以轨道的绕度不能太大，这样就注定轨道很难再地面建设而必须架设在空中。然而，架设在空中的轨道会使事故发生时的救援难度加大。另外，由于磁悬浮列车没有车轮，这样也会使到事故发生时脱离列车产生一定困难。而磁悬浮轴承则是利用磁力作用将转子悬浮于空中，使转子与定子之间没有机械接触。其原理是磁感应线与磁浮线成垂直，轴芯与磁浮线是平行的，所以转子的重量就固定在运转的轨道上，利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑，形成整个转子悬空，在固定运转轨道上。与传统的滚珠轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比，磁轴承不存在机械接触，转子可以运行到很高的转速，具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用于高速、真空、超净等特殊环境中。磁悬浮事实上只是一种辅助功能，并非是独立的轴承形式，具体应用还得配合其它的轴承形式，例如磁悬浮滚珠轴承、磁悬浮含油轴承、磁悬浮汽化轴承等等。

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