磁悬浮技能的原理及使用现状 曾 励 ——扬州大学机械工程学院 首要陈述内容 一、磁悬浮体系的组成原理 二、磁悬浮技能的使用现状 三、磁悬浮技能的展开的新趋势 一、磁悬浮体系的组成原理 悬浮： 磁悬浮、电悬浮、气悬浮 磁悬浮根据磁拉（斥）力而悬浮，如图所示。 磁悬浮技能类型： 1.自动磁悬浮技能 2.被迫磁悬浮技能 3.混合磁悬浮技能 4.超导磁悬浮技能 1.自动磁悬浮技能 选用闭环自动操控方法使悬浮体的姿势、动静态特性等到达希望要求。即：接连地或断续地丈量悬浮体的方位，经过伺服设备迅速地操控场力，使悬浮体相对其要求方位的偏移不超越应许的规模。伺服操控悬浮又名有源悬浮，如图1所示。 自动磁悬浮体系 磁悬浮轴承的作业原理 磁悬浮轴承作业原理图 悬浮力： 2.被迫磁悬浮技能 不别的供给操控动力，靠自身磁场能量支承悬浮体。又名无源悬浮。 1）电磁式：经过调整自身激磁电路自身参数来完成固有安稳的悬浮。 2）永磁式：使用永磁体供给磁场能量悬浮物体。 无源悬浮仅在违背要求方位必定的规模内安稳。 图2 电磁式被迫型磁悬浮组成图 1）电磁式被迫型磁悬浮技能 电磁式被迫型磁悬浮作业原理图 电磁式被迫型磁悬浮电流电感联系图 电磁式被迫磁悬浮轴承的作业原理 右侧 左边 电感改变 电磁力改变 电磁合力 永磁被迫悬浮力核算 2）永磁式被迫磁悬浮 永磁磁悬浮直流电机 永磁磁悬浮轴承结构 径向悬浮力与径向偏移量的联系 轴向悬浮力与轴向位移的联系 3.混合磁悬浮体系 为了更好的进步无源悬浮的刚度，或许，由于无源悬浮仅在违背要求方位必定的规模内安稳的，能够将伺服操控叠加在无源悬浮上，即有源和无源混合组成自动操控的混合磁悬浮体系。 混合型自动磁悬浮作业原理图 混合磁悬浮轴承结构 永磁电磁混合磁悬浮体系 4.超导式磁悬浮技能 （1）超导的根本特性 1）零电阻效应 T＜Tc 导体为超导态，导体处于无电阻状况 Tc ——超导的临界改变温度， Tc见表所示，常用的铋系2223，临界最高温度为110K。 T＞Tc 导体为正常态 许多金属和合金在低温情况下都必定会呈现超导现象。 低温超导：冷却温度不高于30K，一般用液氦冷却，本钱高； 高温超导：冷却温度在30K以上，可用液氮冷却，本钱低。 2）彻底抗磁性 彻底抗磁性即迈斯纳效应：导体过渡到超导态时，本来进入此导体中的磁力线会一会儿被彻底排挤到超导体之外，超导体内磁感应强度变为零。 抗磁性的磁悬浮原理： 3）临界磁场Hc 超导态除决议温度外，还与外磁场有关。 T＜Tc ， H＜Hc 坚持超导态； H＞Hc 超导态改变为正常态 （2）超导发生悬浮力的方法 1）根据迈斯纳效应彻底抗磁性的低温超导斥力悬浮 2）根据部分抗磁性和钉扎性的高温超导斥力悬浮 3）根据钉扎力的高温超导吸力悬浮 （3）超导式磁悬浮体系组成 超导绕组与常导绕组组合可完成“零功率”悬浮 二、磁悬浮技能的使用 1. 磁悬浮轴承技能 磁悬浮轴承支承的主轴体系 飞轮贮能体系结构 磁悬浮轴承主轴结构 无轴承电机根本结构 示意图 2.无轴承电机技能 飞轮贮能体系结构比较 无轴承密封泵 无轴承人工血泵 两自由度无轴承电机 两自由度无轴承电机 多自由度无轴承电机 3.磁悬浮列车技能 4.磁悬浮飞机 3）具有飞机的特色，如列车两边有“牙翼”，有点像飞机翅膀，尾部还有起平衡效果的“尾翼”，其自动操控体系、方向舵、车厢、卫星定位体系等设备都是按飞机规范规划的，具有无噪音、无污染、速度快、节约动力等长处。 特色： 1）运转中脱离轨迹比磁悬浮列车更高，间隔有8至15厘米，如同在轨迹上“飞翔”； 2）时速十分高，可达550公里/小时； 5.其它使用技能 此外，磁悬浮技能的使用还有磁悬浮主轴体系、磁悬浮飞轮、磁悬浮减振器、磁悬浮电梯、磁悬浮风机（泵）、磁悬浮发电、磁悬浮关节、磁悬浮直线电机…………….。 三、磁悬浮技能展开现状 1）磁悬浮列车 1842年英国物理学家恩休首要提出磁悬浮概念；1922年德国工程师赫尔曼.肯佩尔提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车专利； 20世纪60年代，世界上呈现了3个载人的气垫车试验体系，它是最早对磁悬浮列车进行研讨的体系。 1969年，德国牵引机车公司研发出小型磁悬浮列车体系模型，并在1km轨迹上时速达165?km，这是磁悬浮列车展开的第一个里程碑。 1994年2月，日本的电动悬浮式磁悬浮列车，在一段74?km长的试验线?km的日本最高记载。 1.国内外的研讨现状 1999年4月日本研发的超导磁悬浮列车在试验线年的尽力，技能上已趋老练，已具有制作运营线月，国防科技大学研发出我国第一台磁悬浮试验样车。 1995年，我国第一条磁悬浮列车试验线在西南交通大学建成，而且成功进行了安稳悬浮、导向、驱动操控和载人运转等时速为300?km的试验。标志我国现已把握了制作磁悬浮列车的技能。 2001年，西南交通大学研发的高温超导磁悬浮列车样机试验成功。 世界上对磁悬浮轴承的研讨作业也十分活泼。1988?年举行了第一届世界磁悬浮轴承会议，尔后每两年举行一次。1991年，美国航空航天管理局还举行了第一次磁悬浮技能在航天中使用的讨论会。现在，美国、法国、瑞士、日本和我国都在全力支持展开磁悬浮轴承的研讨作业。 国内对磁悬浮轴承的研讨作业起步较晚，尚处于试验室阶段，落后外国约20年。1986年，广州机床研讨所与哈尔滨工业大学首要对“磁力轴承的开发及其在FMS中的使用”这一课题进行了研讨。尔后，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讨作业。 2）磁悬浮轴承 3）无轴承电机 自1991年以来，瑞士、日本、美国、德国等国家先后提出和研发了不一样的无轴承电机。相继提出了内外置永磁型、感应型、磁阻型、同步磁阻型、永磁同步型等磁轴承。并进行了一些丈量比较，提出了操控结构； 国内对磁轴承的研讨起步较晚，同外国比较有必定的间隔。现在，西安交通大学、南京航空航天大学已成功研发了无轴承电机的样机，但到现在为止，对磁悬浮技能的使用还只停留在试验室的研讨阶段，在轴承刚度和承载才能方面间隔大规模使用还有必定间隔。 1）超导磁悬浮技能 2.磁悬浮的展开的新趋势 2）磁悬浮操控技能 3）磁悬浮使用技能

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