吸力型磁悬浮列车的悬浮电磁铁的设计原理和计算方法

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1、维普资讯http://www.cqvip.com一If)，{口吸力型磁悬浮列车的悬浮电磁铁的设计原理和计算方法国防科技大学．盟睦曼蓥l(j．1}l7内窖摄量本文针对具有侧向自稳定作用的u型电磁铁和倒u型跌轨的设力型悬浮系统，介绍了支承悬浮力和侧向导向力的分析方涪，给出了电磁铁最优设计的原则和条件，并由此提出电磁铁整体设计的计算步骤和方法。吸力型墨竺皇垡壁：造原理，计算方法·AB$TR^cTInviewcftheattractive1evitationsystemofU·shapedmagnetandtheinversedU·s

2、hapedrailwithlateralself·stableproperty，thepaperintroducestheanalysingmethod0fthesupporti~glevitati0nforceandlaterslguidingforce，andpresentsthepriaclpleandprerequisitesoftheoptimaldesign．ThecalculatingproceSShasbeenproposedaswellforinLegraldesignofthemagnet．K¨words·

3、MAGLEVvehicle，attractivelevitationmagnet，designingprinciple，calculatingmethod．一，前言悬浮电磁铁是磁悬浮列车上的一个关键部件，它的设计指标的高低，将直接影响整车的许多总体参数，象功耗、自重、运行稳定性、轨道造价等等。因此，除了在设计时圈1U翌电磁铁和倒U垂轨道结椅围要考虑诸多因素外，还必须进行大量的验证性试验和系统动力学仿真，以最后确定尺寸二、悬浮力，导向力的分析和各项参数。方法和计算公式具有悬浮～导向组合功能的u型电磁u型电磁铁和倒U型轨道的悬浮系

4、统，已铁、倒u型轨道的磁悬浮系统(见图1)，就在许多磁悬浮试验车上应甩，我校的小型实更具特殊性。还必须对垂直方向的悬浮力和验样车也是采甩这种结构，它除了加工和安侧向定心的导向力进行定性、定量的分析和装比较方便外，投资的费甩相对要少一些。计算，才能使悬浮系统达到一定的运行指这种电磁铁的励磁线圈可以有两种安置标。因此，在第一次设计流程完成之后，还方法，并以图1(a)的形式为多。应多次复算、修改，直至认为确实达到设计从电磁学可知，电磁铁与轨道之间的气要求为l}：。隙磁通，不可能是均匀的，而且存在边缘效14《机车电传轴l993年弟5期

5、维普资讯http://www.cqvip.com应。目此，在悬浮力和导向力的分析中，笔i矿m>l·5z，r>1·5z(1c)者曾介绍过一种算法。但在本文中，我们将对于一般的两角几何法，附加极宽6的作用介绍采用保角变换和四角几何法所导出的计是侧向极角方向的=和卢的作用，可表示为：算公式。“d一+fltg(音)(2)假设V型电磁铁和倒U型轨道的一个极呈图2的形状，铁心极宽为，相对气隙这样，两个半极下的总悬浮力可以表示。(这里要说明的是，该电磁铁已考虑侧向为{力，故垂向的运动及气隙均用轴坐标来表=+，示)来说，是较宽的，则电磁铁每极

6、上的悬=击·，]f_浮力与导向力可以写成：每极的净悬浮力：F≈F。l+F，+一+，每极的净导向力：F，≈F，l—F(3)(1a)式中：f_一磁铁极长度。当瓦，=瓦：瓦=或r，并它们都是均匀的，则。罾莲=等岫]‘=[++ts-(音)圈2电磁铙气尊磁场与备电磁力的分屏《a)电磁铁的一十概}《b)一十授再分成两部分_+。一“(＼音口一)】J㈨”(c)墨(b)的局部圈这种分析方法的优点是将悬浮力、导向式中：了=}·n·——每极一r不考力分成各自的一半，就可以使用两角几何法。这样分极，使极宽在侧向有效地增加6，则虑磁通分布效应的理想悬浮

7、力。认为此宽度上部的气隙磁通密度都是均匀对这个极的一半来说，同样用两角几何的，这个附加宽度d是由于“边缘效应”对法，可以得到谢向导向力的表达式：垂直的悬浮力也有贡献的缘故。所以，各半=B~rztg一(『_极上产生的总升力可以表示为tF。=FⅢ+Ffg=，或r式中g=，或r。(5)(1b)这里的F，的下标用表示，是因为机车运动坐标系中，侧向正好是轴。它也表明，。表示在f0～]极面上的均匀磁导向力正比于气隙及,8~／z值。因此，图2通产生的力，F取决于极面上『～中的谢向导向力可写成：F，=F+F，(+d)]之间的附加等效边缘磁通，

8、而且要满足t=tg-l(《机车电精神l0ga车第5搠15维普资讯http://www.cqvip.com们产生的导向力是同方向的。若认为铁心与一20[L争盯(、)]J轨道极之间的重合部分气隙磁通密度是均匀、的，则这部分的宽度对电磁铁来说是一(6a(一d)，对电磁铁B来说是。一