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悬浮电磁铁吸力的计算方法(解析法)

隙时的电导;SM 为电磁铁与轨道之间的气隙;SO 为我们设定的稳定气隙;S 为气隙的变化 值。模型中,通过外界电压激励 UM 的不同值时改变电磁力,使得 S 为零,控制电磁铁与轨 道之间的气隙稳定在 SO。
2、 电磁力方程推导
首先对于构建的悬浮机构数学模型进行力学分析: 电压 UM 加在电磁铁导线两端后, 会 产生电磁吸力, 导磁材料制成的轨道会对电磁铁产生反作用力, 此时电磁铁受到一个向上的 吸力 FW,根据电磁场理论基本原理,我们应用麦克斯韦方程可以得到:
( 8)
将计算结果代入公式(4ห้องสมุดไป่ตู้得到电磁铁电压: UM
0 N A 0 N 2 A I M R IM IM S M 2 2 SM 2 SM
( 9)
至此,根据公式(3)和(9)可以计算出电磁铁吸力。
将公式(2)代入公式(1)得到:
2 0 N 2 A I M FM 0 4 SM
( 3)
电磁铁的瞬时电压值为:
UM R IM N d dt
( 4)
此处:
为电磁铁截面磁通量。
根据磁通量计算公式,有:
L IM N

( 5)
此处: L 为电磁铁导线电感。 在电磁铁工作状态下,电磁值大小受截面积、匝数、气隙大小影响,求取电感
FM
此处:
2 1 BM A 2 0
( 1)
BM 为电磁铁气隙截面电磁感应强度。
0 为空气导磁率常数。
A 为电磁铁气隙处截面积。
电磁感应强度计算为:
BM 0
此处: N 为电磁铁绕线匝数。
N IM 2 SM
( 2)
I W 为电磁铁导线中通过电流。
S M 为电磁铁与导轨气隙。
悬浮电磁铁吸力的计算方法
1、 悬浮电磁铁的数学模型的构建
FS mg m rail
SM
SO S R UM
L(SM)
IM
图 1 单个电磁铁数学模型 模型中,m 为系统质量,包括车体和电磁铁;rail 为导磁材料的轨道;FS 为 外界扰动力;UM 为电磁铁的控制电压;R 为电磁铁阻抗;L(SM)为电磁铁在稳定气
值的公式为:
L 代入公式(5)得到磁通量:
0 N 2 A 2 SM
( 6)

进一步计算:
0 N A IM 2 SM
( 7)
d 0 N A 0 N 2 A I M IM S M 2 dt 2 SM 2 SM
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