浅谈磁悬浮技术及控制方法

浅谈磁悬浮技术及控制方法

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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

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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

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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

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2 材料磁特性

顺磁性

抗磁性

磁畴未磁化磁畴

磁化

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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

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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Lord

Kelvin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

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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

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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 Heike

Kamerlingh-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」其实仍然是远低

于冰点0℃的对一般人来说算是极低的温度

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1933年德国物理学家迈斯纳Walther Meissner

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

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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RM Harrigan 1983

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3 磁悬浮类型

从作用力分类

吸引力

排斥力

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吸引力

电磁铁和铁磁材料之间的吸引力

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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

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4 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

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常导电式磁悬浮Electromagnetic Suspension

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

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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