磁悬浮列车
磁悬浮列车的原理
磁悬浮列车的原理
磁悬浮列车是一种利用磁力原理实现悬浮并运行的新型交通工具。
其基本原理是利用同性磁极相互排斥、异性磁极相互吸引的特性来实现悬浮和运行。
磁悬浮列车的轨道上安装了一系列的电磁体，称为轨道磁铁。
这些轨道磁铁分为两种，一种是导向磁铁，另一种是悬浮磁铁。
导向磁铁的作用是提供轨道的导向力，防止列车在运行过程中偏离轨道。
悬浮磁铁的作用是提供列车所需的悬浮力。
磁悬浮列车的车辆底部安装了一组称为悬浮体的电磁体。
悬浮体与轨道磁铁相互作用，形成一种磁悬浮力，使列车能够悬浮在轨道上方。
通过调节悬浮体电磁体的电流，可以控制悬浮力的大小，从而实现列车的悬浮高度和稳定度的调节。
磁悬浮列车的推进是通过磁悬浮线圈在列车底部产生的磁场与轨道磁铁间的相互作用来实现的。
当列车通过轨道时，磁悬浮线圈会通过变换电流来改变其磁极性，从而与轨道磁铁产生相互吸引或排斥的力。
通过不断改变磁悬浮线圈的电流，可以使列车在轨道上高速行驶。
除了磁悬浮力驱动，磁悬浮列车还采用气垫技术进行辅助悬浮，提高列车的稳定性和平顺性。
气垫技术通过在列车底部产生气压，使列车悬浮在一层气垫上，减小了列车与轨道之间的接触面积，从而减小了阻力和摩擦力，提高了列车的运行效率。
总体来说，磁悬浮列车的运行原理是通过轨道磁铁、悬浮体电
磁体以及磁悬浮线圈的相互作用，实现列车的悬浮和推进。
这种原理不仅减小了阻力、提高了运行效率，还有助于减少能量消耗和环境污染，具有很大的发展潜力。
磁悬浮列车
圖四 電動力懸浮法的技術
那麼，磁浮火車是怎樣被推動的？它的基本原理很簡單。以日本 的磁浮火車為例。移動的列車帶同超導磁鐵在導槽兩邊的線圈感 應出電流，根據這些訊息，系統便會把交流電輸入導槽兩邊的推 進線圈，產生南北相间的磁極 (圖五)，對超導磁鐵造成拉力和推 力，使列車加速。
圖五 如何推動磁浮火車？
圖一 我們無法使一塊磁鐵穩定地浮在另一塊磁鐵上。 要把火車浮起並不如想像中般簡單。
真正磁悬浮火車是如何浮起來的？ 德國科學家設計了一個名為 TransrБайду номын сангаасpid 的系統， 利用了「電磁力懸浮法」(EMS) 把火車浮起 (圖二)。
圖二 Transrapid 系統的原理。
日本的科學家則利用了「電動力懸浮法」(EDS) 把火車浮起。
资料 2. 磁悬浮列车有哪些优越性能？ 速度快：常导磁悬浮可达400至500公里/小时，超 导磁悬浮可达500至600公里/小时。磁悬浮的高速度使其 在1000至1500公里的距离范围可与航空竞争。 能耗低：磁悬浮在500公里/小时速度下每座位/公 里的能耗仅为飞机的1/3至1/2，比汽车小30%。 维修少：磁悬浮列车没有车轮和铁轨的接触以及与 受电弓的机械接触，震动小，舒适性好，其工作属于无磨 损运行，维修主要集中在电子技术方面，不需大量体力劳 动。 污染小：磁悬浮列车采用电力驱动，不需燃油， 这使它的发展不受能源结构，特别是燃油供应的限制；同 时，无有害气体排放，环境污染小。
磁悬浮列车
资料 1. 什么是磁悬浮列车？
磁悬浮的构想由德国工程师赫尔曼· 肯佩尔于1922年 提出。磁悬浮列车用电磁力将列车浮起而取消轮轨，采用 长定子同步直流电机将电供至地面线圈，驱动列车高速行 驶，从而取消了受电弓，实现了与地面没有接触、不带燃 料的地面飞行。世界上第一列磁悬浮列车小型模型1969年 在德国出现，日本是三年后研制成功的。到1979年，磁悬 浮列车技术创造了517公里/小时的速度纪录。目前技术已 经成熟，可进入500公里/小时实用运营的建造阶段。
磁悬浮列车工作原理
磁悬浮列车工作原理磁悬浮列车（Maglev Train）是一种利用磁力悬浮和推进的高速列车。
它不需要接触式的轨道，而是通过磁力将列车悬浮在轨道上，从而减少了摩擦和空气阻力，提高了列车的速度和运行效率。
本文将详细介绍磁悬浮列车的工作原理。
1. 磁悬浮原理磁悬浮列车利用磁力将列车悬浮在轨道上，主要有两种方式：吸引型和排斥型。
- 吸引型磁悬浮：轨道上铺设一系列电磁铁，列车底部装有永磁体。
当列车靠近轨道时，轨道上的电磁铁会产生磁场，吸引列车底部的永磁体，使列车悬浮在轨道上。
- 排斥型磁悬浮：轨道上铺设一系列电磁铁，列车底部装有电磁体。
当列车靠近轨道时，轨道上的电磁铁会产生磁场，与列车底部的电磁体相互排斥，使列车悬浮在轨道上。
磁悬浮列车的悬浮高度由磁场的强度和列车底部装置的设计决定。
为了保持稳定悬浮，磁悬浮列车还配备了控制系统，通过调整磁场的强度和列车底部装置的位置，使列车保持在预定的悬浮高度上。
2. 磁悬浮列车的推进原理磁悬浮列车不仅能够悬浮在轨道上，还能够通过磁力推进，实现高速运行。
主要有两种推进方式：线性感应推进和线性电机推进。
- 线性感应推进：在轨道上铺设一系列的线圈，列车底部装有永磁体。
当列车运行时，轨道上的线圈会产生变化的磁场，通过感应作用在列车底部的永磁体上产生感应电流，进而产生反作用力推动列车前进。
- 线性电机推进：在轨道上铺设一系列的线圈，列车底部装有电磁体。
当列车运行时，轨道上的线圈会产生变化的磁场，与列车底部的电磁体相互作用，通过电磁力推动列车前进。
磁悬浮列车的推进力由线圈产生的磁场强度和列车底部装置的设计决定。
为了实现高速运行，磁悬浮列车还配备了控制系统，通过调整线圈的电流和列车底部装置的位置，使列车保持在预定的速度上。
3. 磁悬浮列车的优势磁悬浮列车相比传统的轮轨列车具有以下优势：- 高速运行：由于减少了摩擦和空气阻力，磁悬浮列车能够实现更高的速度。
目前已有的磁悬浮列车可以达到每小时500公里以上的速度，甚至有望突破1000公里/小时。
我国磁悬浮列车的原理
我国磁悬浮列车的原理
磁悬浮列车是利用电磁悬浮原理实现的一种新型轨道交通运输系统。
它不需要依靠传统的钢轨,而是通过磁场力来支撑列车的运行。
磁悬浮列车的工作原理主要包括以下几个方面:
1. 悬浮原理
磁悬浮列车采用电磁悬浮技术,利用列车底部的电磁铁与地面导轨上的电磁铁之间的相互排斥力,使列车悬浮于导轨之上,从而消除了传统轮轨之间的机械摩擦。
2. 推进原理
磁悬浮列车的推进系统采用线性电动机原理,将导轨分为多个节,每个节都有一个三相交流电源。
通过控制每个节的三相电流,就可以产生移动的磁场,从而推动列车运行。
3. 制导原理
磁悬浮列车的制导系统利用了电磁力的特性。
在导轨两侧设置了一对制导磁铁,与列车侧面的磁铁相互吸引,从而实现了列车在导轨上的稳定运行。
4. 控制系统
磁悬浮列车的控制系统是整个系统的大脑,负责监控和调节悬浮高度、推进力、制导力等各种参数,确保列车安全、平稳、高效地运行。
我国自主研发的磁悬浮列车技术已经达到了世界先进水平,在上海、
长沙等地建设了商业运营线路,展现了我国在这一领域的创新能力。
磁悬浮列车以其高速、安全、节能等优势,正逐步成为未来城市轨道交通的新选择。
磁悬浮列车工作原理
磁悬浮列车工作原理磁悬浮列车（Maglev train）是一种利用磁力悬浮技术进行悬浮和推动的高速列车。
它是一种创新的交通工具，具有超高的速度和平稳的行驶体验。
磁悬浮列车基于磁悬浮原理，通过电磁力将列车悬浮在轨道上，并利用同样的原理推动列车前进。
一、磁悬浮原理和构造磁悬浮列车的悬浮和推动是基于磁力的相互作用。
列车上装有磁铁，而轨道上则铺设有磁力线圈。
当列车通过轨道时，轨道上的磁力线圈会激活，产生一个强大的磁场。
这个磁场会与列车上的磁铁相互作用，产生排斥力，从而悬浮起整个列车。
同时，轨道上的磁力线圈会持续改变磁场的极性，产生一个向前的推动力，推动列车沿轨道行驶。
为了实现磁悬浮列车的悬浮和推动，轨道上的磁力线圈需要与列车上的磁铁进行精确的匹配。
通常，磁悬浮列车采用线圈阵列的形式，轨道上均匀分布多个磁力线圈。
这些线圈之间通过电路连接，可以灵活地控制磁场的生成和改变。
列车上的磁铁则被安装在车体底部，并采用特殊的形状和材料以增强磁力的作用。
二、磁悬浮列车的优势磁悬浮列车相较于传统的轮轨列车具有许多优势。
首先，磁悬浮列车无轮轴和轨道的直接接触，从而避免了摩擦和磨损，减少了能量损耗和噪音产生。
其次，磁悬浮列车能够实现高速行驶，目前最高时速已超过了600公里。
这得益于悬浮系统的稳定性和轨道上磁力的驱动。
此外，磁悬浮列车行驶过程中感受到的动力和振动均很小，乘坐舒适。
磁悬浮列车还具备对环境友好的特点。
由于无需燃烧化石燃料，不会产生尾气和噪音污染，磁悬浮列车是一种低碳清洁的交通工具，相对环保。
此外，磁悬浮列车的运营成本较低，维护成本相对较低，且可靠性高，具备长期运营的潜力。
三、磁悬浮列车的应用目前，磁悬浮列车已在一些国家和地区投入实际运营。
例如，中国的上海磁浮列车、德国的Transrapid等。
这些磁悬浮列车通常用于城市间或机场之间的高速交通连接，实现了快速、高效的出行。
磁悬浮列车还在不断发展和改进，未来有望应用于更广泛的范围。
磁悬浮列车原理..课件
磁悬浮列车的历史与发展
磁悬浮列车的研究始于20世纪初， 经历了实验阶段、商业化运行阶段和 大规模应用阶段。
目前，磁悬浮列车在全球范围内得到 了广泛应用，主要用于城市间的高速 运输。
磁悬浮列车的分类
根据磁场强度的不同，磁悬浮列车可分为常导磁悬浮列车和 超导磁悬浮列车两类。
常导磁悬浮列车采用直流电磁铁产生磁场，超导磁悬浮列车 则利用超导体的超导特性产生磁场。
02
磁悬浮列车的工作原理
磁悬浮的原理
磁悬浮的原理基于磁场力与反作用力相平衡的原理。磁悬 浮列车通过产生强大的磁场力，使列车与轨道之间产生足 够的斥力，使列车悬浮于轨道上方。
磁悬浮列车通常采用电磁铁或超导磁体产生磁场，通过改 变电流的方向或大小，可以控制磁场力的方向和大小，从 而实现列车的稳定悬浮和导向。
02
03
悬浮控制技术
研究更高效、稳定的悬浮 控制算法，提高列车运行 的安全性和稳定性。
推进技术
研发更高效率的直线电机 和磁轴承技术，提升列车 的推进性能和节能效果。
车体材料
探索新型轻量化、高强度 材料，降低列车自重，提 高载客量。
磁悬浮列车的市场前景
国内外市场需求
随着人们对高效、快速交通方式 的不断追求，磁悬浮列车在国内 外市场具有广阔的发展前景。
磁悬浮列车原理课 件
• 磁悬浮列车简介 • 磁悬浮列车的工作原理 • 磁悬浮列车的优缺点 • 磁悬浮列车的未来发展 • 结论
01
磁悬浮列车简介
磁悬浮列车的定义
01
磁悬浮列车是一种利用磁场力使 车身悬浮于轨道之上，并通过磁 场控制实现列车运行的交通工具。
02
磁悬浮列车主要由悬浮系统、导 向系统和推进系统三大部分组成。
磁悬浮列车
磁悬浮列车一、磁悬浮列车的定义磁悬浮列车是以超导电磁铁相斥原理建设的铁路运输系统。
区别于通常的轮轨黏着式铁路。
其最高时速可以达到350～500km。
英文名称为maglev train或magnetic suspension train。
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。
磁悬浮列车的最高速度可以达每小时500公里以上，比轮轨高速列车的300多公里还要快。
二、磁悬浮列车原理磁悬浮列车利用“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。
磁悬浮列车原理
磁悬浮列车原理
磁悬浮列车是一种通过磁力悬浮和推动的高速列车。
它的原理是利用磁力使列车浮在轨道上，并通过磁力推动列车运行。
磁悬浮列车的轨道上内置有一组电磁轨道，轨道上沿着一定的间隔铺设有电磁线圈。
这些电磁线圈受到电流的控制，产生一定的磁场。
列车的底部装有磁铁或超导磁体，这些磁体在列车行驶过程中产生磁场。
根据同性相斥和异性相吸的原理，列车的磁铁与轨道上的电磁轨道之间形成磁力作用，使得列车浮在轨道上。
为了确保列车的稳定悬浮，磁悬浮列车还采用了反馈控制系统。
该系统通过感应列车的位置和速度等参数，并实时调整轨道上的电流，以确保列车保持在正确的高度和位置上。
在列车行驶过程中，磁悬浮列车的推进系统通过改变列车底部的磁场来产生推动力。
当电流改变时，底部磁体的磁场也会相应改变，从而推动列车向前运行。
相比传统的轮轨列车，磁悬浮列车具有更低的运行摩擦和空气阻力，因此能够实现更高的速度和更低的能量消耗。
同时，磁悬浮列车的运行非常平稳，几乎没有震动和噪音。
总之，磁悬浮列车通过磁力悬浮和推动的原理，实现了在轨道上高速、环保、平稳运行的特点。
它是一种具有巨大潜力的交通工具，能够满足未来城市交通的需求。
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耗资巨大 难以盈利
即便有解决以上技术难题的手段，但是又牵涉到另外一个问题——钱。上海段 约30公里的线路设计投资为89亿元人民币，而德国的两条线路，一条36．8公里长， 将耗资约26亿欧元；另一条长度78．9公里，则将耗资32亿欧元。实际施工中，根据 地形、路面及设计运送能力的不同，当然造价也会相差较大。
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。
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2.1 悬浮系统
EMS
2
PART
2.1 推进系统
2
PART
2.2 推进系统
2
PART
2.2 推进系统
2
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2.3 导向系统
2
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2.3 导向系统
2
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2.4 制动系统
3
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超导排斥型
超导排斥型磁悬浮列车是利用超导磁铁和低温技术，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，其悬浮 间隙大小一般在100mm左右，这种磁悬浮列车低速时并不悬浮，当速度达到100 km/h 时才悬浮起来。它的最高运行速度可以达到1000km/h，其建造技术和成本 要比常导吸引型磁悬浮列车高得多。以日本MAGLEV为代表，速度可达每小时 500公里以上。
磁悬浮列车的简单介绍
2016.12.20
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1.1 引言
磁悬浮列车是现代高科技发展的产物。
其原理是利用电磁力抵消地球引力，通过 直线电机进行牵引，使列车悬浮在轨道上 运行。其研究和制造涉及自动控制、电力
电子技术、直线推进技术、机械设计制造、
故障监测与诊断等众多学科，技术十分复 杂，是一个国家科技实力和工业水平的重
安全问题
由于磁悬浮系统必须辅之以电磁力完成悬浮、导向和驱动，因此在断电情况下 列车的安全就不能不是一个要考虑的问题。此外，在高速状态下运行时，列车的稳 定性和可靠性也需要长期的实际检验。还有，则是建造时的技术难题。由于列车在 运行时需要以特定高度悬浮，因此对线路的平整度、路基下沉量等的要求都很高。 而且，如何避免强磁场对人体及环境的影响也一定要考虑到。
4
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发展前景
目前有三种典型的磁悬浮技术：一种是德国发明的电磁悬浮技术，上海磁悬浮
高温超导磁悬浮实验
列车、长沙和北京在建的磁悬浮列车均应用此类技术；第二种是日本发明的低温超
导磁悬浮技术，如日本在建的中央新干线磁浮线；第三种是高温超导磁悬浮，与低
温超导磁悬浮的液氦冷却（零下269摄氏度）不同，高温超导磁悬浮采用液氮冷却 （零下196摄氏度），工作温度得到了提高。
要标志。
与普通轮轨列车相比，具有低噪音、无污染、安全舒适和高速高效的特点，有
着“零高度飞行器”的美誉，是一种具有广阔前景的新型交通工具，特别适合城市
轨道交通。
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1.1 引言
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1.2 简介
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1.3 分类
按所采用的电磁铁种类分 常导吸引型
常导吸引型磁悬浮列车是以常导磁铁和导轨作为导磁体，用气隙传感器来调节列 车与线路之间的悬浮间隙大小。以德国高速常导磁浮列车transrapid为代表，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。常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400～500公里，适合于城市间的长 距离快速运输。
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发展前景
高速磁悬浮在全球的推广之路异常坎坷，但是，中低速磁悬浮线路却另辟蹊径，
中低速磁悬浮
相关推广大有燎原之势。
第一个国家是日本。2005年3月6日建成名古屋市区通向爱知世博会会场的磁悬
浮线路，全长约9公里，全程无人驾驶，最高时速为100公里。 第二个国家是韩国。韩国磁悬浮的发展过程经历了独立研发（1985年—1993 年）、对外合作（1994年—1998年）和商业化尝试（1999年至今）3个阶段。2014 年7月，韩国仁川国际机场至仁川龙游站磁悬浮线路投入运营，全长6.1公里，列车 由韩国自主研发，无人驾驶，最高时速可达110公里。 中国是世界上第三个拥有中低速磁悬浮技术的国家。2000年之后，中国的中低 速磁悬浮推广就有多种传言，包括北京八达岭线、成都青城山项目、北京东直门到 首都机场线、沪杭磁悬浮线等，但都无疾而终。
磁悬浮列车的优势
噪声污染小
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磁悬浮列车的优势
节约能耗
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发展困境
磁悬浮列车虽然具有这么多的好处，但世界上只有上海浦东磁悬浮铁路真正亏 损投入商业运营。尽管日本和德国已经有了实验路线，尽管2005年上海浦东机场 到市区30公里长的线路已经投入正式运营，但磁悬浮列车要想如同现今的普通轮轨 式铁路那般，成为民众日常交
1.3 分类
按悬浮技术分 EMS
该方式利用导磁材料与电磁铁之间的吸引力，绝大部分悬浮采用此方式。
PRS
这是一种最简单的方案，利用永久磁铁同极间的斥力，一般产生斥力为 0.1 MPa。其缺点为横向位移的不稳定因素。
EDS
依靠励磁线圈和短路线圈的相对运动得到斥力，所以列车要有足够的速度才能 悬浮起来，大约为100km/h，它不适用于低速。
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发展困境
2006年9月22日，德国拉滕—德尔彭的磁悬浮试验线上还发生了脱轨事故，造 成了25人死亡，4人重伤。这进一步影响了磁悬浮列车技术在德国的推广。德国前 仍没有一条商业运营的磁悬浮线路，甚至在德国媒体界，把磁悬浮列车技术称为 “昂贵的高科技玩具”。 上海浦东机场线磁悬浮列车，曾经发生过一次火灾事故，一周之后才将事故列 车拖走。
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1.4 国内发展
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1.4 国内发展
2
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主要技术系统
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2.1 悬浮系统
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）。 EDS是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55公里/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。
谢谢大家！
2016.12.20