浅谈磁悬浮技术及控制方法

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1、浅谈磁悬浮技术及控制方法11浅谈磁悬浮技术浅谈磁悬浮技术及控制方法及控制方法演讲者孙振刚时间com电气工程教研室电气工程教研室2012-09-171122目录目录磁悬浮技术概述磁悬浮技术概述磁悬浮基本概念磁悬浮基本概念材料磁特性材料磁特性磁悬浮类别磁悬浮类别实例分析磁悬浮列车实例分析磁悬浮列车电磁悬浮系统的控制方法电磁悬浮系统的控制方法单点悬浮系统单点悬浮系统多点悬浮系统多点悬浮系统2012-09-172233一磁悬浮技术概述一磁悬浮技术概述1基本概念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

2、施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2012-09-1733442材料磁特性顺磁性抗磁性磁畴未磁化磁畴磁化2012-09-174455抗磁性抗磁性是一些物质的原子中电子磁矩互相抵消合磁矩为零但是当受到外加磁场作用时电子轨道运动会发生变化而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩这样表示物质磁性的磁化率便成为很小的负数量抗磁性是物质抗拒外磁场的趋向因此会被磁场排斥所有物质都具有抗磁性可是对于具有顺磁性的物质顺磁性通常比较显著遮掩了抗磁性只有纯抗磁性物质才

3、能明显地被观测到抗磁性当外磁场存在时抗磁性才会表现出来2012-09-175566抗磁性具有抗磁性的反磁性物质是Faraday在Earnshaw提出理论之后几年发现的1872年时LordKelvin指出反磁性物质不需要遵守Earnshaw的理论因此反磁性物质可以在静磁场里浮起来然而由基本的解释得知所有的物质都有反磁性只是其磁性很小因此一直到1939年Braunbek才成功的利用了足够强的磁场将小块的石墨及铋磁浮了起来2012-09-176677事实上如果磁场足够大的话生物体内水分的抗磁性都足以让它悬浮起来

4、2000年科学家Geim和Berry使用磁性让一只青蛙悬浮在半空中他们因此获得了当年的搞笑诺贝尔奖2012-09-177788超导体一般材料在温度接近绝对零度的时候物体分子热运动几乎消失材料的电阻趋近于0此时称为超导体达到超导的温度称为临界温度1911年荷兰科学家卡末林昂内斯HeikeKamerlingh-Onnes用液氦冷却汞当温度下降到42K－26895℃时水银的电阻完全消失这种现象称为超导电性此温度称为临界温度根据临界温度的不同超导材料可以被分为高温超导材料和低温超导材料但这里所说的「高温」其实仍然

5、是远低于冰点0℃的对一般人来说算是极低的温度2012-09-1788991933年德国物理学家迈斯纳WaltherMeissner发现了超导体的完全抗磁性即当超导体处于超导状态时在外磁场H小于临界磁场Hc时产生迈斯纳效应体内磁感应强度突变为0当把超导体放进磁场中时由于电感应作用在超导体表面形成感应电流I永久电流在超导体内部感应电流I激发的磁场和外磁场等值反向相互抵消2012-09-179910102012-09-1710101111磁悬浮陀螺磁性陀螺又称Levitron利用陀螺的特性可以造成磁性陀螺在磁场

6、里抗磁性一样的性质因此可以做到磁浮的地步此效应的发明人是RMHarrigan19832012-09-17111112123磁悬浮类型从作用力分类吸引力排斥力2012-09-1712121313吸引力电磁铁和铁磁材料之间的吸引力2012-09-1713131414排斥力法拉第电磁感应定律交变的磁场在导体上感应出电流根据楞次定律感应电流产生的磁场总是倾向于抗拒引起这个感应的改变因而与源磁场之间产生排斥力2012-09-17141415154应用磁悬浮列车常导电式磁悬浮德国为代表超导电动磁悬浮日本为代表2012

7、-09-1715151616常导电式磁悬浮ElectromagneticSuspension吸力式磁悬浮列车无论是静止还是运动状态都能保持稳定悬浮状态2012-09-1716161717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与定子间的相互作用将电能转化为前进的动能当沿线分布的变电所向地面导轨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与列车的推动绕组产生电感应而驱动实现非接触性牵引和制动2012-09-1717171818超导电动磁悬浮ElectrodynamicSuspens

8、ion2012-09-1718181919超导电动磁悬浮ElectrodynamicSuspension2012-09-1719192020超导电动磁悬浮ElectrodynamicSuspension2012-09-1720202121磁悬浮列车的优点1无摩擦无机械磨损2速度高常导磁悬浮可达400-500公里小时超导磁悬浮可达500-600公里小时3能耗低无污染高速运行情况下列车处于悬浮状态没有摩擦其能耗仅为汽车的一半飞机的