电动悬浮型磁悬浮列车悬浮与导向技术剖析

基于场 路相结合的分析方法 ,通过计算机辅助分析和仿真 ,深入系统地剖析了EDS型磁浮列车最新的悬浮、导向系统。揭示了由交叉连接“8”字形零磁通线圈与超导磁体组成的系统的理论研究与工程应用价值的内涵 ,从而满足了高速磁浮列车悬浮、导向功能的工程需求。

直线型Halbach磁体和导体板构成的电动式磁悬浮系统的分析及实验

永磁和导体板构成的电动式悬浮系统轨道是导体板,磁体使用直线型Halbach型磁体,该系统悬浮力和磁阻力是导体板上产生的涡流和磁体的相互作用的结果。本文建立简化的二维模型,研究该悬浮系统的动态特性,从电磁场方程出发完备求解微分方程,推导悬浮力、磁阻力和浮阻比的解析表达式,并且和Ansoft计算结果以及实验结果进行对照。结果表明电动式悬浮系统二维分析模型是合理的,实验装置的设计制造也是合理的,这些对进一步研究电动式磁悬浮技术是很必要的。

直线型Halbach磁体和导体板构成的电动式悬浮系统的实验装置设计

永磁和导体板构成的电动式悬浮系统由导体板和直线型Halbach永久磁体构成,悬浮力和磁阻力是导体板上产生的涡流和磁体的相互作用的结果.研究了实验装置的结构,包括磁体和直流电机,测试、分解电磁力为悬浮力和磁阻力的机构,最后制造实验装置.实验和仿真的对比,说明力的解耦是成功的.这是永久磁体导体板悬浮系统工程化的第一步.

超导EDS磁浮列车多级悬挂方案优化与动力学性能

研究了超导电动悬浮(EDS)磁浮列车悬浮架的悬挂方案,分析了超导EDS磁浮列车的工作原理和既有悬浮架的悬挂系统技术特征,提出了一种多级悬挂系统优化方案,从理论上推导了多级悬挂车辆的动力学微分方程;基于多体动力学软件SIMPACK与数学工具MATLAB/Simulink搭建了超导EDS磁浮列车动力学联合仿真框架,分析了超导EDS系统的磁力特性;将计算得到的电磁力组建成一个查找表,利用SIMPACK分别构建了既有悬挂方案和多级悬挂方案下3车体和4悬浮架的三编组超导EDS磁浮列车机械模型,借助MATLAB/Simulink建立了电磁力查找模型,通过SIMAT模块将查找表与机械动力学模型耦合,并通过联合仿真对比了在轨道随机不平顺条件下不同悬挂方案的超导EDS磁浮列车动力学响应。研究结果表明:与既有方案相比,采用多级悬挂方案时列车悬浮架和车体的振动响应明显减小,二者振动加速度峰值降幅均达到50%以上,车体振动加速度均小于1 m·s^(-2),车体各向平稳性指标基本保持在2.5以下的优秀水平,证明采用多级悬挂方案可以改善列车运行时的动力响应,提高车辆整体的乘坐舒适性。研究工作可为超导EDS磁浮列车的悬浮架方案优化设计和动力学研究提供理论依据和参考。

超导磁浮列车电动悬浮导向力学特性研究

为了掌握超导电动悬浮导向的力学特性,建立"8"字形零磁通线圈与超导线圈组成的电磁系统的等效电路模型,推导出超导电动悬浮力和导向力解析公式,计算了不同行车速度、不同悬浮和导向间隙条件下的悬浮力和导向力,分析了电动悬浮导向的刚度和阻尼特性。研究结果表明,电动悬浮力和导向力随行车速度的提高而增大,但速度大于400 km/h以后悬浮力和导向力不再明显增长;悬浮力总是先随悬浮间隙的增大而增大,当悬浮间隙约为110 mm时悬浮力最大,若悬浮间隙进一步增大则悬浮力将减小;电动悬浮等效动刚度随悬浮间隙的增大而减小,随导向间隙的减小而增大,表明超导电动悬浮力的非线性特性较为明显;单侧超导线圈导向力随导向间隙的减小而非线性增大,但左右侧超导线圈的横向合力与其横向偏移量呈近似线性关系;单侧超导线圈导向等效动刚度随导向间隙的减小而快速增大,有利于维持车辆横向稳定性;在额定工作点附近,超导电动悬浮和导向的等效阻尼很小。