大学物理论文
磁悬浮技术
建电141 李忠桥
【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。
【应用】
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
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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
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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。
【技术】
空间技术
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进行相关高科技研究的重要手段。至2012年的悬浮技术主要包括电磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、静电悬浮、粒子束悬浮等，其中电磁悬浮技术比较成熟。
一般习惯叫electromagnetic suspension (EMS)。它的主要原理是利用高频电磁场在金属
表
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面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。
磁悬浮列车工作示意图
将一个金属样品放置在通有高频电流的线圈上时，高频电磁场会在金属
材料
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表面产生一高频涡流，这一高频涡流与外磁场相互作用，使金属样品受到一个洛沦兹力的作用。在合适的空间配制下，可使洛沦兹力的方向与重力方向相反，通过改变高频源的功率使电磁力与重力相等，即可实现电磁悬浮。一般通过线圈的交变电流10^4-10^6Hz。
同时，金属上的涡流所产生的焦耳热可以使金属熔化，从而达到无容器熔炼金属的目的。至2012年，在空间材料的研究领域，EML技术在微重力、无容器环境下晶体生长、固化、成核及深过冷问题的研究中发挥了重要的作用。
至2012年世界上有三种类型的磁悬浮。一是以德国为代表的常导电式磁悬浮，二是以日本为代表的超导电动磁悬浮，这两种磁悬浮都需要用电力来产生磁悬浮动力。而第三种，就是中国的永磁悬浮，它利用特殊的永磁材料，不需要任何其他动力支持。
中国技术
2006年8月17日，“中华01号”永磁悬浮路车模型在大连举行的2006中国国际专利技术与产品交易会上亮相。该模型是大连3000米永磁悬浮试验线路的仿真微缩，专为城市之间的区域交通设计。列车在高架的磁轨上运行，设计时速230公里，既可货运，又可客运，适用于大都市圈的交通运输。据半岛晨报报道 只有在小说、科幻电影中才能见到的“大玩具”列车马上就要出现在大连人身边了。，3000米永磁悬浮试验线拟定年底在开发区建设。2006年8月17日上午，在大连世界博览广场举办的
运行中的磁悬浮列车
“2006年中国国际专利技术与产品交易会”上，“中华01号”1/10槽轨永磁悬浮微缩路-车格外引人注目。该车按照1/10比例微缩，几何尺寸按实车微缩；路桥结构、轨道结构、车辆结构与悬浮功能为仿真微缩。在技术人员的操作下，悬浮在槽轨上的微缩列车十分轻巧“跑”起来，启动、刹车十分灵活并且悄无声息。据了解，至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。四是安全性差。五是平衡性勉强稳定。槽轨永磁悬浮是专为城市之间的区域交通设计的，列车在高架的槽轨上运行，设计时速230公里，既可客运，又可货运。大连磁谷科技研究所有限公司苏珣总经理告诉记者，3000米永磁悬浮列车线路预计在至2011年年底建设，地点拟定在开发区。2010年4月8日，中国首辆高速磁悬浮国产车在成都交付。该样车由中航工业成都飞机工业（集团）有限公司制造，标志着该企业已经具备了磁悬浮车辆国产化、整车集成和制造能力。该高速磁浮列车可以达到每小时100公里。中航工业成飞此次交付的车辆是参照德国转让技术，按照上海磁浮公司的改进
方案
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要求研制的第一辆工程化样车，在上海编组成列后，投入上海示范线的商业营运，并有望在世博会期间投入使用。
【感想与体会】
磁悬浮技术再中国还未被施以应用主要原因有以下几点：
1、造价太贵，如果完全建一条京沪磁悬浮铁路，投资非常惊人，中国的四大世纪工程，即三峡工程，西气东输，南水北调，青藏铁路，这四个加起来的总投资和它比起来都是小巫见大巫。中国实在负担不起。仅仅耗电量巨大这点，就是沿线现有的所有发电厂只给它这一条铁路供电都不够。
2、由于前期投资巨大，加上运行后的维护成本，开通后不考虑货运，仅客运量起码要保证每年不少于8千万人次才不至于亏本。而且这还是在票价定在900到1000元价位的前提下计算出来的。做磁悬浮从北京到上海预计5个小时，比乘飞机多3小时，票价却差不多。
3、其实磁悬浮技术是一项过于超前的技术，蒂森克虏伯公司和西门子组成的联合体承诺，如果中国上马京沪磁悬浮项目，他们就白送该技术给中国。因为一旦建设，只是从他们那里购买磁悬浮线圈，沿线信号控制系统等几项东西，就需要投入他们研发此项技术千万倍的资金，过于庞大。
所以总的来说磁悬浮技术在当今社会加以使用的可能性还是很低，有待后人的改良。
浙公网安备 33021202002483