HSST型磁浮列车悬浮电磁铁的优化设计_刘国清

Infolytica软件电磁铁解决方案

INFOLYTICA专业电磁场仿真软件 ――电磁铁解决方案海基科技 2010 年 1月

目录 1. 采用电磁有限元软件分析电磁铁的重要性 (3) 2.应用INFOLYTICA软件分析电磁铁的优点 (3) 2.1主要优点概述 (3) 2.2在电磁铁分析中的优点 (4) 2.2.1 CAD接口功能 (4) 2.2.2 动态仿真能力 (5) 2.2.3 与simulink联合仿真 (6) 2.2.4 磁热耦合计算 (7) 2.2.5 优化设计 (8) 3. INFOLYTICA软件在电磁铁中的应用实例 (9) 3.1问题描述 (9) 3.2仿真结果 (10) 3.2.1 磁场分布 (10) 3.2.2 新老模型吸合过程比较 (11) 3.2.3新老模型提升过程比较 (15) 3.2.4 老模型提升过程（500ms） (21) 3.2.5新模型提升过程（500ms） (23) 4. 软硬件配置建议 (25) 5. 部分客户列表 (26) 6. 海基公司简介 (26)

1. 采用电磁有限元软件分析电磁铁的重要性电磁铁利用通电线圈激磁产生电磁力，驱动阀芯运动以开启和关闭阀门，结构紧凑、尺寸小、重量轻、密封良好、维修简便、可靠性高，是自动控制领域的重要部件。但是，电磁铁的电磁设计目前往往还停留在基于磁路的方式、凭经验公式或模仿国外同类产品，产品性能靠估算和事后测试。比例电磁铁关系是到电子调速器可靠性的重要装置，其功能是将输入的电流信号，转换成力或位移信号输出，其轴向推力与线圈电流成正比且在有效行程范围内保持恒定。由于影响比例电磁铁性能特性的结构参数较多，传统设计一般采用磁路法，对各个结构参数作用评估往往不够具体和准确，需要采用电磁有限元方法进行准确计算。在电喷系统中，高速电磁阀借助于控制电磁铁产生的电磁吸力，使得电磁阀芯正、反向高速运动，从而实现液流在阀口处的交替通、断功能。其高速响应特性是高速电磁阀设计应考虑的重要指标。通过电磁阀材料的选择、结构优化及驱动电路设计等方面进行综合优化，可以获得较好的动态响应特性。电磁力的计算并获得其数值的大小是进行理论分析的基础，但是在实际计算中都采用磁路法，进行了较多的简化，其计算结果与实际结果必然相差较大。因此。目前在电磁阀研究中，采用磁路法给出定性的指导，大量工作是通过试验进行优化研究，这将大大增加研发周期和成本。随着计算机技术的发展，电磁场数值计算技术已用于电机工程领域，有限元法因几何适应性强、易于处理非线性、非均匀媒质等优点，已成为最有效、应用最广泛的方法。采用电磁场有限元方法对电磁阀进行计算，可以考虑磁场分布中的漏磁现象和磁场饱和现象，计算结果更加接近实际结果。采用有限元法可大大缩短电磁阀开发设计的周期，增加阀的多样性，提高产品的性能，增强市场竞争力。 2.应用Infolytica软件分析电磁铁的优点 2.1 主要优点概述 Infolytica的软件作为专业而且历史悠久的电、磁、热仿真软件，无论从操作上或是求解精度或是技术支持上，别的软件都是无法比拟的，其优点主要可以总结为以下几点： 9真实和友好的视窗界面，使用户容易迅速了解软件功能。 9模型的所有参数和求解结果等存储在一个压缩的文件内，减少存储空间，便于统一管理。 9非常方便的几何建模能力，可以快速处理各种复杂几何形状。 9与其他三维设计软件的接口能力，包括：AutoCAD， SAT，CATIA，IGES，Pro/E，TEP，Inventor，etc. 9所建立的模型，在MagNet，ThermNet，ElecNet任一软件中建立的模型可以直接在另外两个软件内使用，无须重复建模。 9可编辑和自定义的材料属性。 9隐含网格剖分，和自适应网格。 9方便的定义边界条件。 9可以定义与模型连接的电路。 9领先于其他软件厂商同类产品的高效稳定的求解器。 9求解器可以分析2D/3D模型的：静磁场，时间谐振场，瞬态场，有运动部件模型的瞬态场。 9运动求解器支持多个运动部件的任意运动。 9提供详细和精确的仿真结果，使设计人员可以全面的了解所设计模型的性能。 9求解量的自动化的图表处理。 9Infolytica的磁场分析软件Magnet 可以和热场分析软件ThermNet进行耦合求解。 9强大的参数化功能，可将模型几何，材料，激励，网格属性等量参数化，进行多个工况的求解。 9完备的脚本语言,可以容易的对软件进行二次开发。 9基于ActiveX，可以和其他基于同样技术的软件接口，如MatLab, Excel，等。 9多个实用的插件可以免费下载供用户使用，并且在不断扩充。 9大量的在线应用实例，提供各种类型的应用实例，包括多个TEAM 的基准算例。

磁悬浮列车的工作原理

超导磁悬浮列车的工作原理超导磁悬浮列车工作时主要利用了磁性物质同性排斥异性吸引的基本原理,从而最终达到了列车悬浮在车轨上方,列车在磁力的牵引下高速前行,列车在高速前行过程中自动调整姿势以避免倾斜的目的. 首先,对于列车之所以能够悬浮在轨道上方做简单说明:磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行的铁路；另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10—15毫米的间隙，并使导轨钢板的排斥力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。那么，磁体间为什么能产生如此强大的磁场而最终让沉重的车厢悬浮起来呢？在演示实验中我们用的是极冷的液氮冷却那种放在车厢底部的超导元件办到的。超导元件在相当低的温度下具有的完全导电性和完全抗磁性。而实际运用的超导磁体是由超导材料制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为零，而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流，这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁。。超导磁悬浮列车的工作原理是利用超导材料的抗磁性，将超导材料置于永久磁体（或磁场）的上方，由于超导的抗磁性，磁体的磁力线不能穿过超导体，磁体（或磁场）和超导体之间会产生排斥力，使超导体悬浮在上方。其次，磁悬浮列车的高速前进也是利用电磁体间的磁力完成的。简单的讲就是，在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变为电磁铁。由于它与列车上的超导电磁体的相互作用，就使列车开动起来。列车前进是因为列车头部的电磁体（N极）被安装在靠前一点的轨道上的电磁体（S极）所吸引，并且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥。当列车前进时，在线圈里流动的电流流向就反转过来了。其结果就是原来那个S极线圈，现在变为N极线圈了，反之亦然。这样，列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰。根据车速，通过电能转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压。具体地讲超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导磁体并构成感应动力集成设备，而列车的驱动绕组和悬浮导向绕组均安装在地面导轨两侧，车辆上的感应动力集成设备由动力集成绕组、感应动力集成超导磁铁和悬浮导向超导磁铁三部分组成。当向轨道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，就会产生一个移动的电磁场，因而在列车导轨上产生磁波，这时列车上的车载超导磁体就会受到一个与移动磁场相同步的推力，正是这

磁悬浮列车发展史

磁悬浮列车发展史磁悬浮列车 2003-12-31 磁悬浮列车是自大约200年前斯蒂芬森的“火箭”号蒸气机车问世以来铁路技术最根本的突破。磁悬浮列车在今天看似乎还是一个新鲜事物，其实它的理论准备已有很长的历史。磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。进入70年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。而美国和前苏联则分别在七八十年代放弃了这项研究计划，目前只有德国和日本仍在继续进行磁悬浮系统的研究，并均取得了令世人瞩目的进展。下面把各主要国家对磁浮铁路的研究情况作一简要介绍。日本于1962年开始研究常导磁浮铁路。此后由于超导技术的迅速发展，从70年代初开始转而研究超导磁浮铁路。1972年首次成功地进行了2.2吨重的超导磁浮列车实验，其速度达到每小时50公里。1977年12月在宫崎磁浮铁路试验线上，最高速度达到了每小时204公里，到1979年12月又进一步提高到517公里。1982年11月，磁浮列车的载人试验获得成功。1995年，载人磁浮列车试验时的最高时速达到411公里。为了进行东京至大阪间修建磁浮铁路的可行性研究，于1990年又着手建设山梨磁悬浮铁路试验线，首期18.4公里长的试验线已于1996年全部建设完成。德国对磁浮铁路的研究始于1968年（当时的联邦德国）。研究初期，常导和超导并重，到1977年，先后分别研制出常导电磁铁吸引式和超导电磁铁相斥式试验车辆，试验时的最高时速达到400公里。后来经过分析比较认为，超导磁浮铁路所需的技术水平太高，短期内难以取得较大进展，遂决定以后只集中力量发展常导磁浮铁路。1978年，决定在埃姆斯兰德修建全长31.5公里的试验线，并于1980年开工兴建，1982年开始进行不载人试验。列车的最高试验速度在1983年底达到每小时300公里，1984年又进一步增至400公里。目前，德国在常导磁浮铁路研究方面的技术已趋成熟。与日本和德国相比，英国对磁浮铁路的研究起步较晚，从1973年才开始。但是，英国则是最早将磁浮铁路投入商业运营的国家之一。1984年4月，伯明翰机场至英特纳雄纳尔车站之间一条600米长的磁浮铁路正式通车营业。旅客乘坐磁浮列车从伯明翰机场到英特纳雄纳尔火车站仅需90秒钟。令人遗憾的是，在1995年，这趟一度是世界上唯一从事商业运营的磁浮列车在运行了

交流电磁铁课程设计

课程设计任务书课程名称：电器课程设计题目：交流电磁铁的设计专业班级：学生姓名：学号：指导老师：审批：任务书下达日期：2012年月日设计完成日期：2012年月日

目录第一章手工计算 (1) 1.1 反力特性计算 (1) 1.1.1 电磁铁工作气隙计算 (1) 1.1.2 各部分反力计算 (1) 1.1.3 衔铁各位置反力计算 (2) 1.2 选择电磁铁结构形式并确定设计点 (5) 1.3 电磁铁的初步设计 (6) 1.3.1 确定铁芯尺寸 (6) 1.3.2 计算线圈的匝数 (6) 1.3.3 初算线圈磁势 (6) 1.3.4 计算线圈的尺寸 (7) 1.3.5 分磁环设计 (7) 1.3.6 确定其它结构尺寸 (8) 1.4 性能验算 (10) 1.4.1 线圈电阻 (10) 1.4.2 计算衔铁闭合位置工作气隙磁通 (10) 1.4.3 计算衔铁闭合位置线圈电流 (11) 1.4.4 计算线圈温升 (13) 1.4.5 计算衔铁在设计点的气隙磁通 (13) 1.4.6 计算线圈感抗 (14) 1.4.7 计算线圈电流 (14) 1.4.8 计算线圈反电动势 (15) 1.4.9 计算工作气隙磁通 (15) 1.4.10 计算平均吸力 (15)

1.4.11 计算衔铁闭合位置最小吸力 (15) 1.5 计算电磁铁材料重量及经济重量 (17) 第二章计算机优化设计 (18) 2.1 准备 (18) 2.2计算机优化设计步骤 (18) 2.3计算机优化设计结果 (19) 2.4 反力特性和吸力特性曲线 (21) 第三章制图 (21) 3.1 制图要求 (21) 3.2 电磁铁总装配图 (21) 结语 (22) 附录电磁铁总装配图 (23) 参考文献 (24) 电器课程设计评分表 (25)

中国磁悬浮列车原理

磁悬浮列车 1.磁悬浮技术的原理磁悬浮技术的系统，是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上，转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态。 2.磁悬浮技术的应用国际上对磁悬浮轴承的研究工作也非常活跃。1988年召开了第一届国际磁悬浮轴承会议，此后每两年召开一次。1991年，美国航空航天管理局还召开了第一次磁悬浮技术在航天中应用的讨论会。现在，美国、法国、瑞士、日本和中国都在大力支持开展磁悬浮轴承的研究工作。国际上的这些努力，推动了磁悬浮轴承在工业上的广泛应用。国内对磁悬浮轴承的研究工作起步较晚，尚处于实验室阶段，落后外国约20年。1986年，广州机床研究所与哈尔滨工业大学首先对“磁力轴承的开发及其在FMS中的应用”这一课题进行了研究。此后，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究工作。目前在工业上得到广泛应用的基本上都是传统的磁悬浮轴承(需要位置传感器的磁悬浮轴承)，这种轴承需要5个或10个非接触式位置传感器来检测转子的位移。由于传感器的存在，使磁悬浮轴承系统的轴向尺寸变大、系统的动态性能降低，而且成本高、可靠性低。此外，由于传感器的价格较高，从而导致磁悬浮轴承的售价很高，大大限制了它在工业上的推广应用。 2009年8月，参观者在北京看磁悬浮列车轨道，北京城建设计研究总院的总工杨秀仁透露，北京正在做一条磁悬浮线的长期规划———通往门头沟的S1轨道线路正在筹划，计划采用中国自主研发的磁悬浮技术。而由北京控股磁悬浮技术发展有限公司和国防科技大学合作的中低速磁浮列车，是中国唯一具有完全自主知识产权的磁悬浮列车。 3.磁悬浮技术的前景随着电子元件的集成化以及控制理论和转子动力学的发展，经过多年的研究工作，国内外对该项技术的研究都取得了很大的进展。但是不论是在理论还是在产品化的过程中，该项技术都存在很多的难题，其中磁悬浮列车的技术难题是悬浮与推进以及一套复杂的控制系统，它的实现需要运用电子技术、电磁器件、直线电机、机械结构、计算机、材料以及系统分析等方面的高技术成果。需要攻关的是组成系统的技术和实现工程化。磁悬浮轴承面向电力工程的应用也具有广阔的前景，根据磁悬浮轴承的原理，研制大功率的磁悬浮轴承和飞轮储能系统以减少调峰时机组启停次数；进行以磁悬浮轴

交流电磁铁课程设计

湖南工程学院课程设计任务书课程名称：电器课程设计题目：交流电磁铁的设计专业班级：学生姓名：学号：指导老师：审批：任务书下达日期：2012年月日设计完成日期：2012年月日

磁悬浮列车原理

第九篇磁悬浮列车原理 §9.1磁悬浮列车综述你一定听说过磁悬浮列车吧，最近它的上镜率可是居高不下，大家都在密切地关注着它的发展态势。我们一直都在盼望着火车的提速，可经过几轮的努力，却总是达不到心中理想的标准，如果你家住在西安，距北京1000多公里，原先回家要17个小时，现在要14个小时，唉，只减少了区区3个小时，还要有难熬的一宿呀！可是你知道吗？普通磁悬浮列车的时速就可以达到500公里/小时，那么，回家就只需要不到3个小时，跟飞机差不多了！其实，在本世纪五、六十年代，铁路曾经被认为是一个夕阳运输产业。因为面对航空、高速公路等运输对手的强劲挑战，它蜗牛般的爬行速度，已越来越不适应现代工业社会物流和人流的快速流动需要了。但七十年代以来，特别是近几年，随着铁路高速化成为世界的热点和重点，铁路重新赢回了它在各国交通运输格局中举足轻重的地位。法国、日本、俄国、美国等国家列车时速由200公里向300公里飞速发展。据1995年举行的国际铁路会议预测，到本世纪末，德国、日本、法国等国家的高速铁路运营时速将达到360公里。但要使列车在如此高的速度下持续行驶，传统的车轮加钢轨组成的系统，已经无能为力了。这是因为传统的轮轨粘着式铁路，是利用车轮与钢轨之间的粘着力使列车前进的。它的粘着系数随列车速度的增加而减小，走行阻力却随列车速度的增加而增加，当车速增至粘着系数曲线和走行阻力曲线的交点时，就达到了极限。据科研人员推算，普通轮轨列车最大时速为350-400公里左右。如果考虑到噪音、震动、车轮和钢轨磨损等因素，实际速度不可能达到最大时速。所以，欧洲、日本现在正运行的高速列车，在速度上已没有多大潜力。要进一步提高速度，必须转向新的技术，这就是超常规的列车－－磁悬浮列车。尽管我们还将磁悬浮列车的轨道称为"铁路"，但这两个字已经不够贴切了。

电磁铁的用途

电磁铁的用途： 1、用于冶金、矿山、机械、交通运输等行业吊运钢铁等导磁性材料。 2、用作电磁机械手，夹持钢铁等导磁性材料。主要特点： 1、采用全密封结构，防潮性能好。 2、经计算机优化设计，结构合理、自重轻、吸力大、能耗低，安全可靠，安装、维护简便。适用于各种起重设备。 3、励磁线圈经特殊工艺处理，提高了线圈的电气和机械性能，绝缘材料耐热等级达到 C 级，使用寿命长。 4、通常采用这电压控制方式，还可采用强励磁控制方式（ DC-290V/DC-220V ）和恒流供电方式。既能提高起重能力，又能节约能源、提高经济效益。 5、超高温型电磁铁采用独特的隔热方式，其被吸物温度由过去的 600℃提高到 700 ℃ ，扩展了电磁铁的适用范围。选型注意事项： 1、吸运物料温度低于 100 ℃ 时，请选用常温型；超过 100 ℃时，请选用高温型；如果被吸物表面超过 600 ℃ 时，请选用超高温型。超高温型起重电磁铁需特殊设计。 2、通电持续率超过 50% 时，请选用高频型。 3、水中吸吊物料时，请选用潜水型（潜水深度 100m ）。潜水型电磁铁其参数与常温型相同。如用户需潜水型，请在订货时说明。 4、周围环境温度：常温型 -5 ℃－40 ℃ ，高温型 -5 ℃－50 ℃ 。海拔高度不超过 200m 。 5、设备配套：单台使用时，按消耗功率（电流）选择整流控制设备及辅助设备；多功能台联用时，按联用台数的消耗功率（电流）这和选择。 6、如果连续作业时间过长，如常温型超过8小时，高频型超过6小时、高温型超过4小时、超高温型超过2小时，则应采用备用方式，既两台以上交替工作的方式使用电磁盘，否则连续时间过长会导致磁力下降、作业效率降低、产品寿命缩短甚至损坏磁盘。选型指南：根据吊运钢材种类、钢材尺寸、钢材温度来选择起重电磁铁和整流控制设备作业要求：1、停电保护要求 2、起重设备吨位

磁悬浮原理

磁悬浮原理磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。它的时速可达到500公里以上，是当今世界最快的地面客运交通工具，有速度快、爬坡能力强、能耗低运行时噪音小、安全舒适、不燃油，污染少等优点。并且它采用采用高架方式，占用的耕地很少。磁悬浮列车意味着这些火车利用磁的基本原理悬浮在导轨上来代替旧的钢轮和轨道列车。磁悬浮技术利用电磁力将整个列车车厢托起，摆脱了讨厌的摩擦力和令人不快的锵锵声，实现与地面无接触、无燃料的快速“飞行”。稍有物理知识的人都知道：把两块磁铁相同的一极靠近，它们就相互排斥，反之，把相反的一极靠近，它们就互相吸引。托起磁悬浮列车的，那似乎神秘的悬浮之力，其实就是这两种吸引力与排斥力。应用准确的定义来说，磁悬浮列车实际上是依靠电磁吸力或电动斥力将列车悬浮于空中并进行导向，实现列车与地面轨道间的无机械接触，再利用线性电机驱动列车运行。虽然磁悬浮列车仍然属于陆上有轨交通运输系统，并保留了轨道、道岔和车辆转向架及悬挂系统等许多传统机车车辆的特点，但由于列车在牵引运行时与轨道之间无机械接触，因此从根本上克服了传统列车轮轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题，所以它也许会成为人们梦寐以求的理想陆上交通工具。

根据吸引力和排斥力的基本原理，国际上磁悬浮列车有两个发展方向。一个是以德国为代表的常规磁铁吸引式悬浮系统－－EMS系统，利用常规的电磁铁与一般铁性物质相吸引的基本原理，把列车吸引上来，悬空运行，悬浮的气隙较小，一般为10毫米左右。常导型高速磁悬浮列车的速度可达每小时400-500公里，适合于城市间的长距离快速运输；另一个是以日本的为代表的排斥式悬浮系统－－EDS系统，它使用超导的磁悬浮原理，使车轮和钢轨之间产生排斥力，使列车悬空运行，这种磁悬浮列车的悬浮气隙较大，一般为100毫米左右，速度可达每小时500公里以上。这两个国家都坚定地认为自己国家的系统是最好的，都在把各自的技术推向实用化阶段。估计到下一个? 磁悬浮的构想是由德国工程师赫尔曼?肯佩尔于１９２２年首先提出的。磁悬浮列车包含有两项基本技术，一项是使列车悬浮起来的电磁系统，另一项是用于牵引的直线电动机。直线电动机的原理早在１８世纪末就已经出现，形象地说，是把圆形旋转电机剖开并展成直线型的电机结构。它依靠铺在线路上的长定子线圈极性交错变化的电磁场，根据同极相斥异极相吸的原理进行牵引。在肯佩尔的主持下，经过漫长的研究，德国于１９７１年造出了世界上第一台功能较强的磁悬浮列车。磁悬浮列车按悬浮方式又分为常导型及超导型两种。常导磁悬浮列车由车上常导电流产生电磁吸引力，吸引轨道下方的导磁体，使列车浮起。常导型技术比较简单，由于产生的电磁吸引力相对较小，列车悬

磁悬浮列车工作原理

磁悬浮列车工作原理磁悬浮列车的原理是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”。列车上装有超导磁体，由于悬浮而在线圈上高速前进。这些线圈固定在铁路的底部，由于电磁感应，在线圈里产生电流，地面上线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总是保持相同，这样在线圈和电磁体之间就会一直存在排斥力，从而使列车悬浮起来。前进的原理：在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变为电磁体。由于它与列车上的超导电磁体的相互作用，就使列车开动起来。列车前进是因为列车头部的电磁体（N极）被安装在靠前一点的轨道上的电磁体（S极）所吸引，并且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥。在线圈里流动的电流流向会不断反转过来。其结果就是原来那个S极线圈，现在变为N极线圈了，反之亦然。这样，列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰。当今，世界上的磁悬浮列车主要有两种"悬浮"形式，一种是推斥式；另一种为吸力式。推斥式是利用两个磁铁同极性相对而产生的排斥力，使列车悬浮起来。这种磁悬浮列车车厢的两侧，安装有磁场强大的超导电磁铁。车辆运行时，这种电磁铁的磁场切割轨道两侧安装的铝环，致使其中产生感应电流，同时产生一个同极性反磁场，并使车辆推离轨面在空中悬浮起来。但是，静止时，由于没有切割电势与

电流，车辆不能产生悬浮，只能像飞机一样用轮子支撑车体。当车辆在直线电机的驱动下前进，速度达到80公里／小时以上时，车辆就悬浮起来了。吸力式是利用两个磁铁异性相吸的原理，将电磁铁置于轨道下方并固定在车体转向架上，两者之间产生一个强大的磁场，并相互吸引时，列车就能悬浮起来。这种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。这次，我国自行开发的中低速磁悬浮列车就属于这个类型。 "若即若离"，是磁悬浮列车的基本工作状态。磁悬浮列车利用电磁力抵消地球引力，从而使列车悬浮在轨道上。在运行过程中，车体与轨道处于一种"若即若离"的状态，磁悬浮间隙约1厘米，因而有"零高度飞行器"的美誉。它与普通轮轨列车相比，具有低噪音、低能耗、无污染、安全舒适和高速高效的特点，被认为是一种具有广阔前景的新型交通工具。特别是这种中低速磁悬浮列车，由于具有转弯半径小、爬坡能力强等优点，特别适合365JT城市轨道交通。

磁悬浮列车的工作原理及技术经济特性

磁悬浮机车及技术经济特性魏庆朝，冯雅薇（北京交通大学土木建筑工程学院翃北京 100044）施翃翃（北京城建设计研究总院北京 100037) 摘要：直线电机已开始在磁悬浮铁路、城市轨道交通中应用。介绍了直线电机的分类、3种典型的磁悬浮铁路和直线电机驱动的轮轨交通，对上述交通方式的技术经济特征进行了对比，总结了上述交通方式的适用范围。关键词：直线电机；磁悬浮；城市轨道交通；适用范围 The Modes and features of the Transit Systems Driven by Linear Motor WEI Qingchao1, FENG Yawei1, SHI Hong1,2 (1. School of Civil Engineering and Architecture, Beijing Jiaotong University 2. Beijing Urban Engineering Design & Research Institute.) Abstract: Linear motor has been successfully used in Meglev transit system and rapid rail transit system for years. The transit systems driven by linear motor are classified as Maglev system and wheel-rail system. The typical Maglev system includes Japanese MLX system, German TransRapid system and Japanese HSST system. The technical and economic features of these systems are compared and the suitable application fields of these systems are summarized in the paper. Keywords: linear motor; Maglev; urban rapid rail transit; suitable application fields 1、引言从1825年世界第一条铁路出现算起，轨道交通已有近180年的历史。特别是上个世纪中叶以来，随着科技的进步，轨道交通运输方式不仅在诸如速度、密度、重量等性能方面有了很大提高，而且轨道交通方式本身也发生了巨大的变革。快速轨道交通有地铁、轻轨、单轨等多种方式。牵引方式历经蒸汽牵引、内燃牵引、电力牵引等阶段，目前在世界范围内又发展出直线电机牵引的交通方式，包括磁悬浮铁路、直线电机轮轨交通、磁悬浮飞机等。该交通方式目前正在迅速发展，将来会成

起重电磁铁的设计

错误！未指定书签。摘要电磁铁是一种执行元件，它输入的是电能，输出的是机械能。本课程设计主要讨论了直流盘式起重电磁铁机构的计算方法，特性以及它们的简单设计方法。以电磁感应理论为核心根据直流电磁铁的起重特点，通过经验设计确定线圈的磁感应强度等参数，然后通过经验参数计算出电磁铁线圈的内径并确定线圈的高度，从而使吸力达到设计符合的要求。电磁铁的线径以及线圈的高度参数是计算的重点并加以进一步讨论。关键字：电磁铁起重直流

目录 1 概述 3 1.1 直流盘式起重电磁铁4 1. 2 直流盘式起重电磁铁的特点 4 2起重电磁铁原理 4 2.1 电磁感应原理4 2.2 磁化曲线 4 2. 3 电磁铁材料4 2.4 电磁铁的吸合 5 3 直流盘式起重电磁铁图 6 4 起重电磁铁的设计7 4.1 电磁铁的设计参数8 4.2 起重电磁铁的计算8 6 结论10 7参考文献12

一. 概述 1.1直流盘式起重电磁铁起重电磁铁，顾名思义，就是在工业领域应用的，作为用于冶金、矿山、机械、交通运输等行业吊运钢铁等导磁性材料或用作电磁机械手，夹持钢铁等导磁性材料。电源通过控制部分给电磁铁输入直流电,电磁铁产生强大磁场并对铁磁性物质产生吸力,把电能转换为机械能,从而达到搬运各种铁磁性物料的目的。 1.2直流盘式起重电磁铁的特点 1、采用全密封结构，防潮性能好。 2、经计算机优化设计，结构合理、自重轻、吸力大、能耗低。 3、励磁线圈经特殊工艺处理，提高了线圈的电器和机械性能，绝缘材料热等级达到C 级，使用寿命长。 4、普通型电磁铁的额定通电持续率由过去的50%提高到60%，提高了电磁铁的使用效率。 5、超高温型电磁铁采用独特隔热方式，其中被吸物温度有过去的600℃提高700℃，扩大了电磁铁的适用范围。 6、安装、运行、维护简便。

比例电磁铁综述完整版

1. 比例电磁铁的结构原理比例电磁铁结构主要由衔铁、导套、极靴、壳体、线圈、推杆等组成。其工作原理是：磁力线总是具有沿着磁阻最小的路径闭合，并有力图缩短磁通路径以减小磁阻。图1 比例电磁铁的结构动子由两种不同的材料组成，中间的是导磁材料(电磁纯铁—中间开孔)，左边的推杆导磁，右边的推杆非导磁。动子由油布轴承支承，推杆用以输出力。为了动子可以左右运动，在左端右挡板，在右端装有弹簧组成的调零机构。导套前后两段由导磁材料制成，中间用一段非导磁材料—隔磁环。导套前段和极靴组合，形成带锥形端部的盆形极靴，导套和外筒间配置同心螺线管式控制线圈。外壳采用导磁材料，以形成磁回路。本电磁铁中因为有导套中隔磁环的特殊设计才有了输出力是准恒定的特性。图2 隔磁环（焊铜）在一定的位移范围内，动子的输出力为一准恒定值。根据电磁铁基本工作原理，在动子运动过程中，磁阻会越来越小，动子受力越来越大，不会出现输出力恒定的情况，为了使电磁铁能在一定位移内输出近视恒定的力，电磁铁采用结构的特殊—隔磁环就是使动子输出力恒定的原因。当给比例电磁铁控制线圈通入一定电流时，在线圈电流控制磁势左右下，形成两条磁路，一条磁路1φ由前端盖经盆形极靴底部沿轴向工作气隙进入衔铁，穿过导套后段、导磁外壳回到前端盖极靴，产生轴向力1a F ；另一条磁路2φ经盆形极靴锥形周边（导套前段）径向穿过工作气隙，再进入衔铁，而后与1φ汇合形成附加轴向力2a F ，二者综合得到比例电磁铁输出力a F 相对于衔铁位移的水平特性。图3 比例电磁铁的磁路分布

φ产生的端面力为： 1 φ产生的轴向附加力为： 2 图4 不同时刻电磁铁内部磁力线分布 2. 比例电磁铁的工作过程对工作中的电磁铁来说，在通电或断电或一定电流(电压)下动子能快速准确地到达指定位置，但实际上由于存在电感和动子质量，或负载的原因，使得动子的运动过程变得复杂。电磁阀吸合运动过程可分为两个阶段:吸合触动时间t1和吸合运动时间t2，t1是从线圈得到电压起到电流按指数曲线增至吸合电流为止的过程，在此过程中衔铁尚未运动，这段时间是由于电与磁的惯性引起的滞后时间，取决于电磁铁的结构、材料、线圈电压、电感的大小和弹簧预紧力大小；进入t2阶段后，吸力大于预紧力，衔铁开始运动，电流变化规律就比较复杂:由于工作气隙在衔铁运动过程中逐渐减小，使线圈电感逐渐增大并产生反电势，它与线圈自感电势一起，共同阻止线圈电流的增长，致使线圈电流增大到一定程度后不仅不再增大，反而有减小趋势，直到衔铁闭合，工作气隙不再变化，反电势为零，电流按新的指数曲线上升至稳态电流。这段时间取决于阀芯所受的各种阻力。对于电磁阀的释放过程，如果忽略磁导体中涡流的影响，当线圈信号切除后，电流立即降为零，衔铁随即开始运动，故其释放触动时间接近于零，远较吸合触动时间短。图5 电磁铁的电流曲线图6 （不同电流下）比例电磁铁的力——位移曲线

磁悬浮列车的原理

磁悬浮列车的原理及应用传统的铁路列车都是依靠诸如蒸汽、燃油、电力等各种类型机车作为牵引动力，车轮和钢轨之间的相互作用作为运动导向，由车轮沿着钢轨滚动而前进的。而磁悬浮列车则是一种依靠电磁场特有的“同性相斥、异性相吸”的特性将车辆托起，使整个列车悬浮在线路上，利用电磁力进行导向，并利用直线电机将电能直接转换成推进力，来推动列车前进的交通工具。磁悬浮列车的分类（1）按电磁铁种类磁悬浮列车根据所采用的电磁铁种类可以分为常导和超导两大类（2）按悬浮方式磁悬浮列车分为电磁吸引式悬浮（EMS）和永磁力悬浮（PRS）及感应斥力悬浮（EDS）。 EMS 该方式利用导磁材料与电磁铁之间的吸引力，绝大部分悬浮采用此方式。 PRS 这是一种最简单的方案，利用永久磁铁同极间的斥力，其缺点是横向位移的不稳定因素。 EDS 依靠励磁线圈和短路线圈的相对运动得到斥力，所以列车要有足够的速度才能悬浮起来，大约为100km/h，它不适用于低速。磁悬浮列车的原理常导磁吸式(EMS) 利用装在车辆两侧转向架上的常导电磁铁(悬浮电磁铁)和铺设在线路导轨上的磁铁，在磁场作用下产生的吸引力使车辆浮起。车辆和轨面之间的间隙与吸引力的大小成反比。为了保证这种悬浮的可靠性和列车运行的平稳，使直线电机有较高的功率，必须精确地控制电磁铁中的电流，使磁场保持稳定的强度和悬浮力，使车体与导轨之间保持大约10mm的间隙。通常采用测量间隙用的气隙传感器来进行系统的反馈控制。这种悬浮方式不需要设置专用的着地支撑装置和辅助的着地车轮，对控制系统的要求也可以稍低一些。常导式磁悬浮列车示意图超导磁斥式日本磁悬浮铁路ML系统使用低温超导技术。它用液氮作为冷冻液，当线圈绕组达到-269摄氏度的温度时车载线圈绕组即进入超导状态。为了提高磁悬浮车辆上超导材料的稳定性，日本使用铌钛合金作为线圈绕组材料。低温超导原理如图

磁悬浮列车技术论文

磁悬浮列车技术【摘要】:磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力（即磁的吸力和排斥力）来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不需接触地面，因此其阻力只有空气的阻力。的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。不同于传统列车利用车轮与钢轨之间的粘着力使列车前进。磁悬浮列车运行时与轨道保持10mm或者100mm的间隙，从根本上克服了传统列车轮轨黏着限制、机械噪声和磨损等问题，是一种新型的运载工具，其时速远远超过传动列车。【关键词】：悬浮、推进、导向、创新【正文】一、工作原理磁悬浮列车利用电磁体“同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引”的原理，让具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成，尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。下面分别对这三分所采用的技术进行介绍。导向系统导向系统是一种测向力来保证悬浮的机车能够沿着导轨的方向运动。必要的推力与悬浮力相类似，也可以分为引力和。在机车底板上的同一块电磁铁可以同时为导向系统和悬浮系统提供动力，也可以采用独立的导向系统电磁铁。悬浮系统目前悬浮系统的设计，可以分为两个方向，分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统（EMS）和电力悬浮系统（EDS）。图4给出了两种系统的结构差别。（EMS）辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁排斥力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持一定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米，是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。此外

磁悬浮列车的基本工作原理

磁悬浮列车的基本工作原理摘要：作为高新技术产业的当家花旦之一，磁悬浮列车的上镜率是十分高的。像许多高新技术的产物一样，它的基本原理其实并不复杂。这儿我们就磁悬浮列车的基本原理进行一个初步的探究。磁悬浮列车的定义：对磁悬浮列车的研究，我们首先需要对磁悬浮列车进行一个比较准确的定义，根据相关文献，我们可以得出如下资料：中文名称：磁悬浮列车英文名称：maglev train;magnetic suspension train 定义：以超导电磁铁相斥原理建设的铁路运输系统。区别于通常的轮轨黏着式铁路。其最高时速可以达到350～500km。从这个定义中我们可以的出的结论有三点： 1、磁悬浮列车的基本原理运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使我们乘坐的庞大的列车，从轨道上悬浮起来的。 2、磁性浮列车所使用的电磁铁是采用的超导电磁铁，那么着就牵涉到关于超导材料的问题，这个我们将在后文解释。 3、磁悬浮列车能够达到350～500km的超高时速，那么我们在研究它的基本原理的时候，不仅要研究它是如何从轨道上悬浮起来的，还要研究它的驱动力，即是磁悬浮列车采用何种驱动方式让它能够达到如此之高的速度，并且在这一速度下比较稳定的运行的。悬浮原理：悬浮列车的悬浮有两种基本形式：一种是利用磁铁“同性相斥”的原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，利用车上电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行。另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。这两种悬浮方式目前都已被投入使用，前者称为推斥式，后者为吸力式。上海磁悬浮列车便是“常导磁吸型”（简称“常导型”）磁悬浮列车，也就是利用“吸力式”原理设计。

磁悬浮列车的工作原理

磁悬浮列车的工作原理由于磁铁有同性相斥和异性相吸两种形式，故磁悬浮列车也有两种相应的形式：一种是利用磁铁同性相斥原理而设计的电磁运行系统的磁悬浮列车，它利用车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈形成的磁场之间所产生的相斥力，使车体悬浮运行的铁路；另一种则是利用磁铁异性相吸原理而设计的电动力运行系统的磁悬浮列车，它是在车体底部及两侧倒转向上的顶部安装磁铁，在T形导轨的上方和伸臂部分下方分别设反作用板和感应钢板，控制电磁铁的电流，使电磁铁和导轨间保持10—15毫米的间隙，并使导轨钢板的排斥力与车辆的重力平衡，从而使车体悬浮于车道的导轨面上运行。通俗的讲就是，在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变为电磁体。由于它与列车上的超导电磁体的相互作用，就使列车开动起来。列车前进是因为列车头部的电磁体（N极）被安装在靠前一点的轨道上的电磁体（S极）所吸引，并且同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥。当列车前进时，在线圈里流动的电流流向就反转过来了。其结果就是原来那个S极线圈，现在变为N极线圈了，反之亦然。这样，列车由于电磁极性的转换而得以持续向前奔驰。根据车速，通过电能转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压。稳定性由导向系统来控制。“常导型磁吸式”导向系统，是在列车侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。列车发生左右偏移时，列车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用，产生排斥力，使车辆恢复正常位置。列车如运行在曲线或坡道上时，控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制，达到控制运行目的。 “常导型”磁悬浮列车及轨道和电动机的工作原理完全相同。只是把电动机的“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”，“定子”间的相互作用，将电能转化为前进的动能。我们知道，电动机的“定子”通电时，通过电磁感应就可以推动“转子”转动。当向轨道这个“定子”输电时，通过电磁感应作用，列车就像电动机的“转子”一样被推动着做直线运动。简单来说：磁悬浮列车的原理是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，成为“无轮”列车，时速可达几百公里以上。这就是所谓的“磁悬浮列车”。列车上装有超导磁体，由于悬浮而在线圈上高速前进。这些线圈固定在铁路的底部，由于电磁感应，在线圈里产生电流，地面上线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总是保持相同，这样在线圈和电磁体之间就会一直存在排斥力，从而使列车悬浮起来。前进的原理：在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变为电磁体。由于它与列车上的超导电磁体的相互作用，就使列车开动起来。列车前进是因为列车头部的电磁体（N极）被安装在靠前一点的轨道上的电磁体（S极）所吸引，

磁悬浮列车(阅读资料)

磁悬浮列车磁悬浮列车总概：你一定听说过磁悬浮列车(如右图)吧，最近它的上镜率可是居高不下，大家都在密切地关注着它的发展态势。我们一直都在盼望着火车的提速，可经过几轮的努力，却总是达不到心中理想的标准，就拿作者本人来说吧，家住西安，距北京1000多公里，原先回家要17个小时，现在要14个小时，唉，只减少了区区3个小时，还要有难熬的一宿呀！可是你知道吗？普通磁悬浮列车的时速就可以达到500公里/小时，那么，回家就只需要不到3个小时，跟飞机差不多了！其实，在本世纪五、六十年代，铁路曾经被认为是一个夕阳运输产业。因为面对航空、高速公路等运输对手的强劲挑战，它蜗牛般的爬行速度，已越来越不适应现代工业社会物流和人流的快速流动需要了。但七十年代以来，特别是近几年，随着铁路高速化成为世界的热点和重点，铁路重新赢回了它在各国交通运输格局中举足轻重的地位。法国、日本、俄国、美国等国家列车时速由200公里向300公里飞速发展。据1995年举行的国际铁路会议预测，到本世纪末，德国、日本、法国等国家的高速铁路运营时速将达到360公里。但要使列车在如此高的速度下持续行驶，传统的车轮加钢轨组成的系统，已经无能为力了。这是因为传统的轮轨粘着式铁路，是利用车轮与钢轨之间的粘着力使列车前进的。它的粘着系数随列车速度的增加而减小，走行阻力却随列车速度的增加而增加，当车速增至粘着系数曲线和走行阻力曲线的交点时，就达到了极限。据科研人员推算，普通轮轨列车最大时速为350-400公里左右。如果考虑到噪音、震动、车轮和钢轨磨损等因素，实际速度不可能达到最大时速。所以，欧洲、日本现在正运行的高速列车，在速度上已没有多大潜力。要进一步提高速度，必须转向新的技术，这就是超常规的列车－－磁悬浮列车。尽管我们还将磁悬浮列车的轨道称为"铁路"，但这两个字已经不够贴切了。就拿铁轨来说，实际上它已不复存在。轨道只剩下一条，而且也不能称其为"轨道"了，因为轮子并没有从上面滚过。事实上，磁悬浮列车连轮子也没有了。"铁路"上行驶的这种超级列车并没有传统意义上的牵引机车，它运行时并不接触地面，只是在离轨道10厘米的高度"飞行"。什么是磁悬浮列车：磁悬浮列车是一种采用无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统的磁悬浮高速列车系统。它的时速可达到500公里以上，是当今世界最快的地面客运交通工具，有速度快、爬坡能力强、能耗低运行时噪音小、安全舒适、不燃油，污染少等优点。并且它采用采用高架方式，占用的耕地很少。磁悬浮列车意味着这些火车利用磁的基本原理悬浮在导轨上来代替旧的钢轮和轨道列车。磁悬浮技术利用电磁力将整个列车车厢托起，摆脱了讨厌的摩擦力和令人不快的锵锵声，实现与地面无接触、无燃料的快速“飞行”。稍有物理知识的人都知道：把两块磁铁相同的一极靠近，它们就相互排斥，反之，把相反的一极靠近，它们就互相吸引。托起磁悬浮列车的，那似乎神秘的悬浮之力，其实就是这两种吸引力与排斥力。应用准确的定义来说，磁悬浮列车实际上是依靠电磁吸力或电动斥力将列车悬浮于空中并进行导向，实现列车与地面轨道间的无机械接触，再利用线性电机驱动列车运行。虽然磁悬浮列车仍然属于陆上有轨交通运输系统，并保留了轨道、道岔和车辆转向架及悬挂系统等许多传统机车车辆的特点，但由于列车在牵引运行时与轨道之间无机械接触，因此从根本上克服了传统列车轮轨粘着限制、机械噪声和磨损等问题，所以它也许会成为人们梦寐以求的理想陆上交通工具。