磁悬浮技术的来源

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1、磁悬浮技水的来源在1842年，英国物理学家Eamshaw就提出了磁悬浮的概念，利用磁力使物体处于无接触悬浮状态，单靠永久磁铁是不能将一个铁磁体在所有六个A由度上都保持在A由稳定的悬浮状态，应当采用可控电磁铁。这一思想成为了之后丌展的磁悬浮列车和电磁轴承研究的主导思想。磁悬浮技术的发屣磁悬浮技术的研究开始于二•I•世纪二I•年代，它的研究源自于徳国，但是早期由于现代控制理论，电磁学，电了•技术发展的缓慢，导致对K研究的进展相当缓慢，20世纪60年代以来,随着技术的发展，特別是固体技术的发展，国际上开始大规模研究磁悬浮技术，发展最成熟的是磁悬浮列车和磁悬浮轴

2、承。磁悬浮列车根裾悬浮原理的不同分为常导型和超导型两大类前荞以徳国商速常导磁浮列车Tnmsrapid为代表，后者以円本磁悬浮列车为代表磁悬浮轴承人体分为传统的磁悬浮轴承（需要位置传感器）和无传感器的磁悬浮轴承。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在1km轨道上时速达165km。1994年，U木研制的电动磁悬浮列车在74km长的轨道上时速达431km。1999年，LI木的超异磁悬浮列车时速达到552km。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下。原计划在汉堡和柏林之间修建的第一条吋速为400km的磁悬浮铁路

3、，总长度为248km,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。我国磁悬浮列车研究工作起步较迟，1989年3刀，国防科技大学研制出我国第一台磁悬浮试验样车。1995年，我W笫一条磁悬浮列车试验线在两南交通大学成立，并且成功实施了稳定悬浮、导向、驱动控制、载人运行等时速为300km的试验。四南交通大学这条实验线的建成，标志着我国营经掌握了制造磁悬浮列车的技术，上海铺没的磁悬浮铁路，使我国将成为世界上笫一个具有磁悬浮运营铁路的国家。磁悬浮乎台随着现代信息产业高速发展，高精密加工的需求越来越多，例如半导体产业，微电了技术,生

4、物细胞等都需要高精密定位平台，它们的研究需要超精密运动控制性能和超沽净生产环境等，因此，传统的工作T台面临巨大的挑战，传统的工作台部件间的运动副摩擦会导致定位精度低，响应速度缓慢，从而不能顾及工作台运动性能的高精度与运行速度，如果利川气浮支撑定位平台，如荷兰开发的气浮结构定位平台，釆用气压伺服系统与压电驱动器相结合的伺服定位系统，扯然消除丁摩擦，但足由于其结构庞大杂，支撑刚度小，以致平台承载能力和抗冲击能力较低，使得承载能力和抗冲击能力降低，外限制了定位精度的提高，所以这些定位〒台都难以满足K一代超精密加工的要求，此外，摩擦非线性也是限制精度的一个重耍原

5、因，为了解决这一系列的问题，磁悬浮平台的研究4:国内外掀起了高潮，它是一种无接触支撑的技术，在电机绕组产生的励磁磁场与永磁体产生的永磁磁场相互作用下，关键部件既可产生悬浮力乂可提供电磁驱动力，其中悬浮力使运动部件相对支承部件始终保持处于无接触悬浮状态，电磁驱动力用以驱动运动部件精确定位的超精密®位系统，这样系统的机械结构变得简单，有精度要求的部件大为减少，因此，磁悬浮定位•〒台可实现多自曲度，大范围的超精密运动且相对运动表面问没奋接触，彻底消除了爬行现象，也没奋因磨损和接触疲劳所产生的精度下降和寿命问题，完美的解决/摩擦非线性的问题，具冇无需润滑，无声，

6、易控，高效，结构简单等特点，尤W适用于真空工作环境。磁悬浮〒台研发动态磁悬浮工作台是通过电磁原理将工作台稳定的悬浮于半空屮，国内外许多研究者对此进行了深入的研究并且设计了很多不同结构的磁悬浮工作台。按照磁悬浮定位平台的运动维度可分为：一维，二维和三维的磁悬浮平台，其中一维磁悬浮•T台多是应川在直线电机屮，其动子部件采用磁轴承式结构或足导轨式结构实现磁浮支撐,其中导轨式有u型和v型，二维磁悬浮定位平台（也称为磁悬浮平而电机）的运用较为广泛，采用z向磁浮支撑加平而电机可实现平而定位运动（xy和Rz）;三维磁悬浮平台可实现空闽（6个£）由度）定位运动根裾悬浮力

7、和驱动力是否由同一部件提供，磁悬浮定位平台可分为两类：一类是悬浮力和驱动力由同一部件提供，故结构简单，但该结构未能完全实现悬浮力和推力间的解耦，悬浮控制和水平推力控制之间ffl互影响，使各ft由度的驱动装置之间产生耦合和诸多不确定性，这就使控制较复杂，例如图I是1995年，美国麻省理工学院设计了世界上第一个山pq台直线电机驱动的磁悬浮定位平台，它采用Halbach永磁体阵列方式，与定子线阅既产生水平驱动力，同时也产生悬浮力，最人行程可达50mmX50mm,通过对每台直线电机的控制以及它们之间的协调控制，可以实现六tl由度精密运动。还有荷兰埃因粗温火学的学

8、者们设计的TU型六ft由度磁浮定位平台，其定子为U形结构，T形动子迕U形空间中运