永磁电动式磁悬浮装置的研究

针对目前电磁式磁悬浮系统悬浮气隙小且需要复杂的闭环控制等问题,永磁电动式磁悬浮系统具有悬浮气隙大和本征稳定的特性不需要复杂的闭环控制即可实现稳定的悬浮等优点。从电磁场的角度出发,建立永磁电动式磁悬浮系统的数学模型,研究其动态特性,得到悬浮力和制动力的解析表达式;建立Ansoft有限元模型,分析得出了系统的磁场分布,电磁力等的分析结果;搭建实验平台对永磁电动式系统的基本特性进行研究,主要是悬浮力和制动力的测试;比较解析解、数值解和试验结果,表明本文建立的数学模型是合理的、有效的。

电磁电动式磁悬浮装置的磁场分析和力特性研究

针对目前电磁式磁悬浮无法实现静止悬浮,为实现静止稳定磁悬浮的问题,提出旋转磁场电动式磁悬浮装置方案,该装置通过在初级绕组中通入三相交变电流产生圆周运动的交变磁场,与其在次级导体中感应出的涡流磁场相互作用产生悬浮力,能够在装置静止的条件下实现稳定的悬浮。为准确分析装置力特性,建立悬浮装置的多层分环电磁模型对磁场分布求解,并直接利用磁场分析所得的磁场分布结果求解次级悬浮力和水平转矩,给出磁悬浮装置的力特性与其参数的关系;建立有限元模型,分析得出了系统的磁场分布,电磁力等的分析结果;搭建了实验平台对永磁电动式系统的基本特性进行研究,主要是悬浮力和转矩的测试;利用有限元计算和样机实验验证了理论分析和计算结果。

电动式磁悬浮列车金属板轨道结构的研究

该文提出了一种新型的电动式磁悬浮列车的金属轨道方案,由多层相互绝缘的金属片取代传统的单层整体金属板轨道,进行了理论分析和实验研究,证明分层结构在不影响悬浮力大小的情况下能有效削弱电磁阻力,对提高磁悬浮系统的浮阻力比是有效的。

电动式磁悬浮动量球电磁场耦合分析

本文针对电动式磁悬浮动量球(Electrodynamic suspension reaction sphere, EDSRS)的电磁场耦合进行分析,采用定子绕组的感应电动势评判耦合强度,提出了耦合强度评判指标,作为EDSRS的结构设计约束,以降低电磁场耦合的影响。首先,结合EDSRS的具体结构特点,对多定子之间的电磁场耦合问题进行分析,采用定子电磁场在另一个定子绕组中产生的感应电动势评判耦合强度。然后,对感应电动势产生规律进行分析,提出了耦合强度评判指标,并基于所提评判指标,建立了耦合约束验证流程,作为EDSRS的结构设计约束,最后,通过有限元仿真和实验验证了上述电磁场耦合分析。

非磁性次级感应悬浮电机磁场和力特性研究

设计和分析一种电动式磁悬浮电机——非磁性次级直线悬浮电机,该电机装置通过在初级绕组中通入三相交变电流产生运动的交变磁场,与其在次级导体中感应出的涡流磁场相互作用产生悬浮力,同时又能产生推进力。为准确分析装置力特性,建立电机的二维数学模型,采用经典电磁场理论方法进行磁场分布求解,并直接利用磁场分析所得的磁场分布结果求解次级悬浮力和推进力,给出磁悬浮装置的力特性与其参数的关系。制作样机对理论计算进行验证,测试结果和理论分析吻合较好,表明数学模型合理、有效。

磁浮列车工程中的Halbach永久磁体结构的优化

Halbach磁体结构是工程上理想结构的近似,故可予以优化设计.磁体结构优化的目标是用最少量的磁体产生最强的磁场.针对磁浮列车用直线型Halbach磁体,提出优化指标,得到磁体结构的优化结果(解析表达式),并用实验验证.该解析表达式对直线型Halbach磁体的工程应用具有意义,因为在减轻磁体重量同时提高磁场强度是磁浮列车的关键技术.

非磁性次级直线感应电机力特性及涡流损耗分析

针对用于磁悬浮车辆的非磁性次级直线感应电机的力特性和涡流损耗进行研究。该电机初级绕组通入三相对称交流电产生行波磁场,与地面非磁性次级导体中感应的涡流磁场相互作用,可同时产生悬浮力和驱动力。针对非磁性次级直线感应电机力特性及涡流损耗求解问题,以麦克斯韦电磁方程为基础,建立了非磁性次级直线感电机的简化二维电磁模型,对其磁场进行解析分析,得到该类电机的推进力、悬浮力、总机械功率、涡流损耗的解析表达式;研究了涡流损耗与输入电流幅值、频率、转差率之间的关系;找出了合适的工作区间。利用有限元计算软件,计算分析了推进力、悬浮力及涡流损耗特性曲线。实验结果验证了理论计算的正确性。