磁悬浮技术
磁悬浮技术(英文:electromagnetic levitation,electromagnetic suspension)简称EML技术或EMS技术)是指利用磁力克服重力使物体悬浮的一种技术。
目前的悬浮技术主要包括磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、电悬浮、粒子束悬浮等,其中磁悬浮技术比较成熟。
磁悬浮技术实现形式比较多,主要可以分为系统自稳的被动悬浮和系统不能自稳的主动悬浮等。
磁悬浮列车是由无接触的磁力支承、磁力导向和线性驱动系统组成的新型交通工具,主要有超导电动型磁悬浮列车、常导电磁吸力型高速磁悬浮列车以及常导电磁吸力型中低速磁悬浮。
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。
2012年,世界上有3种类型磁悬浮技术,即日本的超导电动磁悬浮、德国的常导电磁悬浮和中国的永磁悬浮。
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,车体与槽轨是接触在一起的,而利用永磁悬浮技术制造出的磁悬浮列车在任何情况下,车体和轨道之间都是不接触的。
中国永磁悬浮与国外磁悬浮相比有五大方面的优势:一是悬浮力强。
二是经济性好。
三是节能性强。
四是安全性好。
五是平衡性稳定。
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;进行以磁悬浮轴承系统为基础的振动控制理论的研究,将其应用于汽轮机转子的振动和故障分析中;通过调整磁悬浮轴承的刚度来改变汽轮机转子结构设计的思想,从而改善转子运行的动态特性,避免共振,提高机组运行的可靠性等,这些都将为解决电力工程中的技术难题提供崭新的思路。
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。
至2012年,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,落后外国他的售价很高,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。