磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀課件

主要報(bào)告內(nèi)容一、磁懸浮系統(tǒng)的組成原理

二、磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀三、磁懸浮技術(shù)的發(fā)展趨勢主要報(bào)告內(nèi)容一、磁懸浮系統(tǒng)的組成原理二、磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)一、磁懸浮系統(tǒng)的組成原理一、磁懸浮系統(tǒng)的組成原理懸?。捍艖腋?、電懸浮、氣懸浮磁懸浮基于磁拉（斥）力而懸浮，如圖所示。懸?。捍艖腋?、電懸浮、氣懸浮磁懸浮基于磁拉（斥）力而懸浮，如磁懸浮技術(shù)類型：1.主動磁懸浮技術(shù)

2.被動磁懸浮技術(shù)

3.混合磁懸浮技術(shù)

4.超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)磁懸浮技術(shù)類型：1.主動磁懸浮技術(shù)采用閉環(huán)主動控制方式使懸浮體的姿態(tài)、動靜態(tài)特性等達(dá)到期望要求。即：連續(xù)地或斷續(xù)地測量懸浮體的位置，通過伺服裝置迅速地控制場力，使懸浮體相對其要求位置的偏移不超過應(yīng)許的范圍。伺服控制懸浮又叫有源懸浮，如圖1所示。1.主動磁懸浮技術(shù)主動磁懸浮系統(tǒng)主動磁懸浮系統(tǒng)磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀ppt課件磁懸浮軸承的工作原理磁懸浮軸承工作原理圖

懸浮力：

磁懸浮軸承的工作原理磁懸浮軸承工作原理圖懸浮力：2.被動磁懸浮技術(shù)

不另外提供控制能源，靠自身磁場能量支承懸浮體。又叫無源懸浮。

1）電磁式：通過調(diào)整自身激磁電路本身參數(shù)來實(shí)現(xiàn)固有穩(wěn)定的懸浮。

2）永磁式：利用永磁體提供磁場能量懸浮物體。

無源懸浮僅在偏離要求位置一定的范圍內(nèi)穩(wěn)定。2.被動磁懸浮技術(shù)圖2電磁式被動型磁懸浮組成圖

1）電磁式被動型磁懸浮技術(shù)圖2電磁式被動型磁懸浮組成圖1）電磁式被動型磁懸浮技術(shù)電磁式被動型磁懸浮工作原理圖

電磁式被動型磁懸浮工作原理圖電磁式被動型磁懸浮電流電感關(guān)系圖

電磁式被動型磁懸浮電流電感關(guān)系圖電磁式被動磁懸浮軸承的工作原理右側(cè)

左側(cè)

電感變化電磁力變化電磁合力電磁式被動磁懸浮軸承的工作原理右側(cè)永磁被動懸浮力計(jì)算2）永磁式被動磁懸浮永磁被動懸浮力計(jì)算2）永磁式被動磁懸浮永磁磁懸浮直流電機(jī)永磁磁懸浮直流電機(jī)永磁磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)永磁磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)徑向懸浮力與徑向偏移量的關(guān)系徑向懸浮力與徑向偏移量的關(guān)系軸向懸浮力與軸向位移的關(guān)系軸向懸浮力與軸向位移的關(guān)系磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀ppt課件3.混合磁懸浮系統(tǒng)

為了提高無源懸浮的剛度，或者，因?yàn)闊o源懸浮僅在偏離要求位置一定的范圍內(nèi)穩(wěn)定的，可以將伺服控制疊加在無源懸浮上，即有源和無源混合組成主動控制的混合磁懸浮系統(tǒng)。

3.混合磁懸浮系統(tǒng)混合型主動磁懸浮工作原理圖

混合型主動磁懸浮工作原理圖混合磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)混合磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)永磁電磁混合磁懸浮系統(tǒng)永磁電磁混合磁懸浮系統(tǒng)4.超導(dǎo)式磁懸浮技術(shù)（1）超導(dǎo)的基本特性1）零電阻效應(yīng)T＜Tc

導(dǎo)體為超導(dǎo)態(tài)，導(dǎo)體處于無電阻狀態(tài)

Tc——超導(dǎo)的臨界轉(zhuǎn)變溫度，Tc見表所示，常用的鉍系2223，臨界最高溫度為110K。T＞Tc

導(dǎo)體為正常態(tài)許多金屬和合金在低溫情況下都會出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象。

低溫超導(dǎo)：冷卻溫度低于30K，一般用液氦冷卻，成本高；高溫超導(dǎo)：冷卻溫度在30K以上，可用液氮冷卻，成本低。4.超導(dǎo)式磁懸浮技術(shù)（1）超導(dǎo)的基本特性磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀ppt課件磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀ppt課件2）完全抗磁性

完全抗磁性即邁斯納效應(yīng)：導(dǎo)體過渡到超導(dǎo)態(tài)時(shí)，原來進(jìn)入此導(dǎo)體中的磁力線會一下子被完全排斥到超導(dǎo)體之外，超導(dǎo)體內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)榱?。抗磁性的磁懸浮原理?/p>

2）完全抗磁性抗磁性的磁懸浮原理：3）臨界磁場Hc

超導(dǎo)態(tài)除決定溫度外，還與外磁場有關(guān)。

T＜Tc

，H＜Hc

保持超導(dǎo)態(tài)；

H＞Hc超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)（2）超導(dǎo)產(chǎn)生懸浮力的方式

1）基于邁斯納效應(yīng)完全抗磁性的低溫超導(dǎo)斥力懸浮

2）基于部分抗磁性和釘扎性的高溫超導(dǎo)斥力懸浮

3）基于釘扎力的高溫超導(dǎo)吸力懸浮3）臨界磁場Hc（3）超導(dǎo)式磁懸浮系統(tǒng)組成超導(dǎo)繞組與常導(dǎo)繞組組合可實(shí)現(xiàn)“零功率”懸浮（3）超導(dǎo)式磁懸浮系統(tǒng)組成超導(dǎo)繞組與常導(dǎo)繞組組合可實(shí)現(xiàn)“零功磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀ppt課件磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀ppt課件磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀ppt課件二、磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用二、磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用1.磁懸浮軸承技術(shù)1.磁懸浮軸承技術(shù)磁懸浮軸承支承的主軸系統(tǒng)磁懸浮軸承支承的主軸系統(tǒng)飛輪貯能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)飛輪貯能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)磁懸浮軸承主軸結(jié)構(gòu)

磁懸浮軸承主軸結(jié)構(gòu)無軸承電機(jī)基本結(jié)構(gòu)示意圖2.無軸承電機(jī)技術(shù)

無軸承電機(jī)基本結(jié)構(gòu)示意圖2.無軸承電機(jī)技術(shù)飛輪貯能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較飛輪貯能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較無軸承密封泵無軸承密封泵無軸承人工血泵無軸承人工血泵兩自由度無軸承電機(jī)兩自由度無軸承電機(jī)兩自由度無軸承電機(jī)兩自由度無軸承電機(jī)多自由度無軸承電機(jī)多自由度無軸承電機(jī)3.磁懸浮列車技術(shù)

3.磁懸浮列車技術(shù)磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀ppt課件磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀ppt課件4.磁懸浮飛機(jī)

3）具有飛機(jī)的特點(diǎn)，如列車兩側(cè)有“牙翼”，有點(diǎn)像飛機(jī)翅膀，尾部還有起平衡作用的“尾翼”，其自動控制系統(tǒng)、方向舵、車廂、衛(wèi)星定位系統(tǒng)等設(shè)備都是按飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，具有無噪音、無污染、速度快、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。特點(diǎn)：1）運(yùn)行中離開軌道比磁懸浮列車更高，距離有8至15厘米，如同在軌道上“飛行”；2）時(shí)速非常高，可達(dá)550公里/小時(shí)；4.磁懸浮飛機(jī)3）具有飛機(jī)的特點(diǎn)，如列車兩側(cè)有“牙翼”，有5.其它應(yīng)用技術(shù)

5.其它應(yīng)用技術(shù)磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀ppt課件磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀ppt課件磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀ppt課件此外，磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用還有磁懸浮主軸系統(tǒng)、磁懸浮飛輪、磁懸浮減振器、磁懸浮電梯、磁懸浮風(fēng)機(jī)（泵）、磁懸浮發(fā)電、磁懸浮關(guān)節(jié)、磁懸浮直線電機(jī)…………….。此外，磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用還有磁懸浮主軸系統(tǒng)、磁懸浮飛輪、磁懸浮三、磁懸浮技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀三、磁懸浮技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1）磁懸浮列車1842年英國物理學(xué)家恩休首先提出磁懸浮概念；1922年德國工程師赫爾曼.肯佩爾提出了電磁懸浮原理，并于1934年申請了磁懸浮列車專利；20世紀(jì)60年代，世界上出現(xiàn)了3個(gè)載人的氣墊車實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，它是最早對磁懸浮列車進(jìn)行研究的系統(tǒng)。

1969年，德國牽引機(jī)車公司研制出小型磁懸浮列車系統(tǒng)模型，并在1km軌道上時(shí)速達(dá)165

km，這是磁懸浮列車發(fā)展的第一個(gè)里程碑。1994年2月，日本的電動懸浮式磁懸浮列車，在一段74

km長的試驗(yàn)線上，創(chuàng)造了時(shí)速431

km的日本最高記錄。

1.國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀1）磁懸浮列車1969年，德國牽引機(jī)車公司研制出小型磁懸浮列1999年4月日本研制的超導(dǎo)磁懸浮列車在實(shí)驗(yàn)線上達(dá)到時(shí)速552

km，德國經(jīng)過20年的努力，技術(shù)上已趨成熟，已具有建造運(yùn)營線路的水平。1989年3月，國防科技大學(xué)研制出我國第一臺磁懸浮試驗(yàn)樣車。1995年，我國第一條磁懸浮列車試驗(yàn)線在西南交通大學(xué)建成，并且成功進(jìn)行了穩(wěn)定懸浮、導(dǎo)向、驅(qū)動控制和載人運(yùn)行等時(shí)速為300

km的試驗(yàn)。標(biāo)志我國已經(jīng)掌握了制造磁懸浮列車的技術(shù)。2001年，西南交通大學(xué)研制的高溫超導(dǎo)磁懸浮列車樣機(jī)實(shí)驗(yàn)成功。

1999年4月日本研制的超導(dǎo)磁懸浮列車在實(shí)驗(yàn)線上達(dá)到時(shí)速55國際上對磁懸浮軸承的研究工作也非?；钴S。1988

年召開了第一屆國際磁懸浮軸承會議，此后每兩年召開一次。1991年，美國航空航天管理局還召開了第一次磁懸浮技術(shù)在航天中應(yīng)用的討論會。現(xiàn)在，美國、法國、瑞士、日本和我國都在大力支持開展磁懸浮軸承的研究工作。國內(nèi)對磁懸浮軸承的研究工作起步較晚，尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，落后外國約20年。1986年，廣州機(jī)床研究所與哈爾濱工業(yè)大學(xué)首先對“磁力軸承的開發(fā)及其在FMS中的應(yīng)用”這一課題進(jìn)行了研究。此后，清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、山東科技大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等都在進(jìn)行這方面的研究工作。

2）磁懸浮軸承國際上對磁懸浮軸承的研究工作也非?；钴S。1988

年召開了第3）無軸承電機(jī)自1991年以來，瑞士、日本、美國、德國等國家先后提出和研制了不同類型的無軸承電機(jī)。相繼提出了內(nèi)外置永磁