工程電磁場(chǎng)未來發(fā)展方向及前景

1、工程電磁場(chǎng)相關(guān)理論在多個(gè)領(lǐng)域的成功應(yīng)用，促進(jìn)了各領(lǐng)域的突破性發(fā)展。在未來的各領(lǐng)域的發(fā)展中，也離不開電磁場(chǎng)的研究與運(yùn)用。在電磁場(chǎng)的諸多應(yīng)用領(lǐng)域中，以下簡(jiǎn)單敘述其中的幾個(gè)應(yīng)用方面。1、新型電磁材料科學(xué)技術(shù)是推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)繁榮的強(qiáng)大動(dòng)力，而材料科學(xué)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展得重要基石，新材料的發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用是推動(dòng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的根本動(dòng)力之一。人工電磁材料作為一種新型材料，具有天然材料所不具備的獨(dú)特電磁特性，近年來迅速成為國(guó)際上的一個(gè)研究熱點(diǎn)。電磁特性的研究在人工電磁材料領(lǐng)域必不可少，電磁學(xué)的發(fā)展與新型電磁材料的研究也密切相關(guān)。2、磁懸浮技術(shù)磁懸浮技術(shù)是通過將傳感器、控制器、電磁鐵以及功率放大器等多個(gè)元件進(jìn)行有效組

2、合從而產(chǎn)生電磁力將物體無機(jī)械接觸地懸浮起來的一門技術(shù)。其是一門很復(fù)雜的多學(xué)科綜合的技術(shù)。近年來，隨著科學(xué)家對(duì)于電子技術(shù)、控制工程、電磁理論以及新型電磁材料的研究，磁懸浮技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空、鐵路、儀表、機(jī)械制造等多個(gè)領(lǐng)域，而電磁學(xué)在磁懸浮技術(shù)中毫無疑問是極為關(guān)鍵的一環(huán)。3、新型電機(jī)研究現(xiàn)代電機(jī)設(shè)計(jì)質(zhì)量要求越來越高，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，各種新型電機(jī)應(yīng)運(yùn)而出。電機(jī)設(shè)計(jì)師一個(gè)非常復(fù)雜的過程，需要考慮多種因素，并不斷進(jìn)行綜合和分析，是一個(gè)反復(fù)調(diào)整設(shè)計(jì)方案和對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)的過程，而電磁設(shè)計(jì)則是其中非常關(guān)鍵的一步。4、生命科學(xué)領(lǐng)域目前，強(qiáng)磁場(chǎng)生命科學(xué)的研究是重要的交叉學(xué)科

3、前沿，具有重要的學(xué)術(shù)研究意義，并且存在重大突破的可能性。強(qiáng)磁場(chǎng)下新的生物學(xué)效應(yīng)、大梯度強(qiáng)磁場(chǎng)抗磁懸浮技術(shù)及應(yīng)用、強(qiáng)磁場(chǎng)下的鐵代謝及其相關(guān)疾病研究、強(qiáng)磁場(chǎng)應(yīng)用于腫瘤治療的基礎(chǔ)與轉(zhuǎn)化研究、強(qiáng)磁場(chǎng)下生命科學(xué)和健康醫(yī)療研究技術(shù)等課題都是基于強(qiáng)磁場(chǎng)在生命科學(xué)領(lǐng)域的研究，對(duì)未來的生命科學(xué)與健康醫(yī)療研究具有重要意義。5、超導(dǎo)磁浮儲(chǔ)能技術(shù)大規(guī)模的風(fēng)電的并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行影響比較大，如何在可再生能源比例較高的情況下保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，是個(gè)很大的挑戰(zhàn)，而儲(chǔ)能就是一個(gè)很好的支撐技術(shù)。通常發(fā)出的電能跟消耗的電能要平衡，但有了儲(chǔ)能之后就不需要實(shí)時(shí)平衡，可以把發(fā)電用電從時(shí)間空間上分隔開來。超導(dǎo)磁浮儲(chǔ)能實(shí)際上是利用了超導(dǎo)

4、的特性，就是超導(dǎo)的磁懸浮的原理。超導(dǎo)的磁儲(chǔ)能，就是利用超導(dǎo)做成線圈后給線圈充電，需要的時(shí)候再把線圈能量返回來。其轉(zhuǎn)換非?？?，反應(yīng)時(shí)間短，且可長(zhǎng)期無損耗循環(huán)儲(chǔ)能，儲(chǔ)能時(shí)間比較長(zhǎng)?！皬?qiáng)磁場(chǎng)下的生物醫(yī)學(xué)研究與應(yīng)用”、“電力變壓器及相關(guān)裝備發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)問題”、“多物理場(chǎng)耦合分析與應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢(shì)”、“超導(dǎo)磁浮交通與超導(dǎo)磁浮儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展展望”、“新型結(jié)構(gòu)電機(jī)電磁場(chǎng)及其多物理場(chǎng)”、“三元有機(jī)光伏器件的性能研究和制備”等人類利用電磁場(chǎng)制造了電磁起重機(jī)；電動(dòng)機(jī)；磁懸浮列車，指南針（利用地磁場(chǎng)）等等。雷達(dá)利用電磁波探測(cè)目標(biāo)的電子設(shè)備。發(fā)射電磁波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行照射并接收其回波，由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點(diǎn)的距離、距離

5、變化率（徑向速度）、方位、高度等信息。雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是白天黑夜均能探測(cè)遠(yuǎn)距離的目標(biāo)，且不受霧、云和雨的阻擋，具有全天候、全天時(shí)的特點(diǎn)，并有一定的穿透能力。因此，它不僅成為軍事上必不可少的電子裝備，而且廣泛應(yīng)用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展(如氣象預(yù)報(bào)、資源探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等)和科學(xué)研究(天體研究、大氣物理、電離層結(jié)構(gòu)研究等)。星載和機(jī)載合成孔徑雷達(dá)已經(jīng)成為當(dāng)今遙感中十分重要的傳感器。以地面為目標(biāo)的雷達(dá)可以探測(cè)地面的精確形狀。其空間分辨力可達(dá)幾米到幾十米，且與距離無關(guān)。雷達(dá)在洪水監(jiān)測(cè)、海冰監(jiān)測(cè)、土壤濕度調(diào)查、森林資源清查、地質(zhì)調(diào)查等方面顯示了很好的應(yīng)用潛力。電磁起重機(jī)利用電磁原理搬運(yùn)鋼鐵物品的機(jī)器。電磁起重機(jī)的主要部

6、分是磁鐵。接通電流，電磁鐵便把鋼鐵物品牢牢吸住，吊運(yùn)到指定的地方。切斷電流，磁性消失，鋼鐵物品就放下來了。電磁起重機(jī)使用十分方便，但必須有電流才可以使用，可以應(yīng)用在廢鋼鐵回收部門和煉鋼車間等。 利用電磁鐵來搬運(yùn)鋼鐵材料的裝置叫做電磁起重機(jī)。電磁起重機(jī)能產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)力，幾十噸重的鐵片、鐵絲、鐵釘、廢鐵和其他各種鐵料，不裝箱不打包也不用捆扎，就能很方便地收集和搬運(yùn)，不但操作省力，而且工作簡(jiǎn)化了。裝在木箱中的鋼鐵材料和機(jī)器可以同樣搬運(yùn)。起重機(jī)工作時(shí)，只要電磁鐵線圈里電流不停，被吸起的重物就不會(huì)落下，看不見的磁力比堅(jiān)固的鏈條更可靠。如果因某種原因斷了電，就會(huì)造成事故，因而有的電磁起重機(jī)上裝有鋼爪，待

7、運(yùn)送的重物提起后，堅(jiān)固的鋼爪就自動(dòng)落下來緊緊地扣住它們。起重機(jī)不能搬運(yùn)灼熱的鐵塊，因?yàn)楦邷氐匿撹F不能磁化。大的電磁起重機(jī)，一下子能提起近百噸重物，圖中的電磁鐵直徑約15米，可提起16噸的物體。磁懸浮列車磁懸浮列車是由無接觸的電磁懸浮、導(dǎo)向和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成的新型交通工具,磁懸浮列車分為超導(dǎo)型和常導(dǎo)型兩大類。簡(jiǎn)單地說,從內(nèi)部技術(shù)而言,兩者在系統(tǒng)上存在著是利用磁斥力、還是利用磁吸力的區(qū)別。從外部表象而言,兩者存在著速度上的區(qū)別：超導(dǎo)型磁懸浮列車最高時(shí)速可達(dá)500公里以上（高速輪軌列車的最高時(shí)速一般為300350公里）,在1000至1500公里的距離內(nèi)堪與航空競(jìng)爭(zhēng)；而常導(dǎo)型磁懸浮列車時(shí)速為400500公

8、里,它的中低速則比較適合于城市間的長(zhǎng)距離快速運(yùn)輸。當(dāng)今,世界上的磁懸浮列車主要有兩種懸浮形式,一種是推斥式;另一種為吸力式.推斥式是利用兩個(gè)磁鐵同極性相對(duì)而產(chǎn)生的排斥力,使列車懸浮起來.這種磁懸浮列車車廂的兩側(cè),安裝有磁場(chǎng)強(qiáng)大的超導(dǎo)電磁鐵.車輛運(yùn)行時(shí),這種電磁鐵的磁場(chǎng)切割軌道兩側(cè)安裝的鋁環(huán),致使其中產(chǎn)生感應(yīng)電流,同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)同極性反磁場(chǎng),并使車輛推離軌面在空中懸浮起來.但是,靜止時(shí),由于沒有切割電勢(shì)與電流,車輛不能產(chǎn)生懸浮,只能像飛機(jī)一樣用輪子支撐車體.當(dāng)車輛在直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下前進(jìn),速度達(dá)到80公里/小時(shí)以上時(shí),車輛就懸浮起來了.吸力式是利用兩個(gè)磁鐵異性相吸的原理,將電磁鐵置于軌道下方并固定在

9、車體轉(zhuǎn)向架上,兩者之間產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng),并相互吸引時(shí),列車就能懸浮起來.這種吸力式磁懸浮列車無論是靜止還是運(yùn)動(dòng)狀態(tài),都能保持穩(wěn)定懸浮狀態(tài).這次,我國(guó)自行開發(fā)的中低速磁懸浮列車就屬于這個(gè)類型.電機(jī)電機(jī)，是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。發(fā)電機(jī)在電路中用字母G表示。它的主要作用是利用機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，目前最常用的是，利用熱能、水能等推動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子來發(fā)電，隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，風(fēng)電也慢慢走進(jìn)我們的生活。變壓器，在有的書上稱之為靜止的電機(jī)。從電機(jī)的定義發(fā)現(xiàn)，這么說也有它的道理的。變壓器電機(jī)和變壓器、電抗器方面工程電磁場(chǎng)的應(yīng)用研究綜述一、電機(jī)和變壓器、電抗器方面電機(jī)工業(yè)不斷發(fā)展，單機(jī)容量迅速提高，這是由于在理論分析、設(shè)計(jì)計(jì)算和制造工藝諸方面陸續(xù)解決了一系列重大問題的結(jié)果，其中對(duì)電磁場(chǎng)的研究是取得突破性進(jìn)展的主要原因之一。長(zhǎng)期實(shí)踐證明，電機(jī)采用場(chǎng)的方法來處理更加精確；電機(jī)的電磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究也十分重要，包括模擬實(shí)驗(yàn)和電場(chǎng)、磁場(chǎng)的測(cè)量，以及與電磁場(chǎng)直接相關(guān)的某些電機(jī)實(shí)驗(yàn)課題，實(shí)測(cè)結(jié)果常常是校核計(jì)算結(jié)果的依據(jù)。在電機(jī)和變壓器的設(shè)計(jì)與制造中，有關(guān)電磁場(chǎng)的研究無疑是一個(gè)關(guān)鍵性的問題