磁悬浮列车原理

空间电磁悬浮技术简介

随着航天事业的发展，模拟微重力环境下的空间悬浮技术已成为开展相关高技术研究的重要手段。目前的悬浮技术主要有电磁悬浮、光学悬浮、声学悬浮、气流悬浮、静电悬浮和粒子束悬浮，其中电磁悬浮技术比较成熟。

电磁悬浮技术被称为EML技术。其主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现金属球的悬浮。

当金属样品放在通有高频电流的线圈上时，高频电磁场会在金属材料表面产生高频涡流。这种高频涡流与外部磁场相互作用，使金属样品受到洛伦兹力的作用。在适当的空间配置下，可以使洛伦兹力与重力相反，通过改变高频源的功率，可以使电磁力与重力相等，从而实现电磁悬浮。通常，通过线圈的交流电频率为104—105赫兹。

同时，涡流在金属上产生的焦耳热可以熔化金属，从而达到不用容器熔化金属的目的。目前，在空间材料研究领域，EML技术在微重力和无容器环境下的晶体生长、凝固、成核和深过冷研究中发挥了重要作用。

目前世界上有三种磁悬浮。一种是以德国为代表的常导磁悬浮，一种是以日本为代表的超导电磁悬浮。两种磁悬浮都需要电来产生磁悬浮动力。第三种是我国的永磁悬浮，采用特殊的永磁材料，不需要任何其他动力支撑。

中国有磁悬浮技术吗？

昨天，“中华01”永磁悬浮公路车模型亮相在大连举行的2006中国国际专利技术及产品交易会。该模型是大连3000米永磁悬浮试验线的仿真微缩模型，专为城市间的区域交通而设计。列车在高架磁轨上运行，设计时速230公里，既可用于货运，也可用于客运，适合大都市地区运输。

据半岛晨报报道，只有在小说和科幻电影里才能看到的“悬浮”列车，即将出现在大连人身边。记者从昨天的专博会上获悉，3000米永磁悬浮试验线计划年底在开发区建成。

昨天上午，在大连世博广场举行的“2006中国国际专利技术及产品交易会”上，“中华01”1/10型槽轨永磁悬浮微型公路车格外引人注目。汽车按照1/10的比例小型化，几何尺寸按照实车小型化；路桥结构、轨道结构、车辆结构和悬挂功能都是模拟的微缩模型。在技术人员的操作下，悬浮在轨道上的微型列车非常轻盈“奔跑”，启动和制动都非常灵活无声。

据了解，目前世界上有三种磁悬浮技术，分别是日本超导电磁悬浮、德国常导磁悬浮和中国永磁磁悬浮。永磁悬浮技术是中国大连拥有核心及相关技术发明专利的原始创新技术。据技术人员介绍，日本和德国的磁悬浮列车在不通电的情况下，车体和轨道是相互接触的，而永磁悬浮技术制造的磁悬浮列车在任何情况下都是不与轨道接触的。

与国外磁悬浮相比，中国的永磁磁悬浮有五大优势:一是悬浮性强。第二，经济实惠。三是节能。第四，安全。第五，平衡稳定。

槽轨永磁悬浮是专为城市间的区域交通而设计的。列车在高架槽轨上运行，设计时速230公里，既可载客，也可运货。大连磁谷科技研究院有限公司总经理苏迅告诉记者，3000米的永久磁悬浮列车线预计今年年底建成，地点规划在开发区。

磁悬浮列车

磁悬浮列车利用“同性相斥、异性相吸”的原理，使磁铁具有抵抗重力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1 cm的位置，在空中飞行，创造了几乎零高度的太空飞行奇迹。

上海磁悬浮列车是世界上第一条磁悬浮列车示范运营线，建成后从浦东龙阳路站到浦东国际机场仅需6 ~ 7分钟。

上海磁悬浮列车是一种“恒磁引力型”(简称“恒导型”)，它是根据“异性相吸”的原理设计的，是一种吸力悬浮系统。利用安装在列车两侧转向架上的悬浮电磁铁和铺设在轨道上的磁铁，磁场产生的吸力使车辆悬浮。

电磁铁安装在列车底部和两侧转向架顶部。感应板和感应钢板分别安装在工字钢轨道的上方和上臂的下方。控制电磁铁的电流，使电磁铁与轨道之间保持65，438±0cm的间隙，使转向架与列车之间的吸引力与列车的重力相平衡。通过磁铁的吸引，火车可以漂浮大约65，438+0cm，火车可以悬浮在铁轨上。这必须精确控制电磁铁的电流。

悬浮列车的驱动原理和同步直线电机完全一样。一般来说，位于轨道两侧的线圈中流动的交流电可以使线圈变成电磁铁，列车会因为与列车上的电磁铁相互作用而启动。

列车头部电磁铁的N极被前面轨道上安装的电磁铁的S极吸引，同时又被后面轨道上安装的电磁铁的N极排斥。当列车向前行驶时，线圈中电流流动的方向是相反的，即原来的S极变成了N极，N极变成了S极。当循环交替时，火车将向前运行。

稳定性由导航系统控制。“常导磁吸”导向系统是安装在列车侧面的一组专门用于导向的电磁铁。当列车左右偏离时，列车上的导向电磁铁与导轨侧面相互作用产生排斥力，使车辆回到正常位置。当列车在弯道或坡道上运行时，控制系统可以通过控制导向磁铁中的电流来控制运行。

“正常导向”磁悬浮列车的想法是由德国工程师赫尔曼·科珀斯特在1922年提出的。

“正常导向”的磁浮列车，轨道和电机的工作原理完全一样。把电机的“转子”安排在火车上，把电机的“定子”铺在轨道上就行了。通过“转子”和“定子”的相互作用，电能转化为正向动能。我们知道，当电机的“定子”通电后，可以通过电磁感应带动“转子”旋转。当动力传到轨道的“定子”上，通过电磁感应推动列车像电机的“转子”一样做直线运动。

上海磁悬浮列车时速430公里，一个供电区域只能运行一列。赛道两边25米处都有隔离网，两边都有防护设备。弯道半径8000米，肉眼几乎是一条直线；最小半径为1300米。乘客不会感到不舒服。整条轨道两侧50米范围内都安装了世界上最先进的隔离装置。上海线最终会延伸到杭州，直接服务于世博会。

磁悬浮列车的优势

磁悬浮列车有很多优点:列车悬浮在铁轨上方，铁轨不与车辆接触，不仅速度快，超过500 km/h，而且平稳舒适，容易实现自动控制；无噪音，无有害废气，有利于环保；可以节省建设资金；运行、维护和能耗成本低。是21世纪理想的超级特快列车，世界各国都非常重视磁悬浮列车的发展。目前，中国和日本、德国、英国、美国等国家都在积极研究这种车。日本超导磁悬浮列车已经超载载人，即将进入实用阶段，运行时速超过500公里。