神奇的磁懸浮,三種磁懸浮的原理

2021-01-19 硬核解碼

前文:磁懸浮是指利用磁力使得物體處於無接觸,無摩擦的平衡狀態的一種支撐方式。

按照線圈導體屬性,磁懸浮技術可分為常導型和超導型基礎原理為同性相斥,異性相吸,按照懸浮原理,磁懸浮技術可分為電磁懸浮系統(EMS),永磁懸浮系統(PRS),電動懸浮系統

電磁懸浮系統

電磁吸引控制懸浮方式,這種方式利用了導磁材料與電磁鐵之間的吸引力,忽略懸浮物體在懸浮的時候不受其它外界力的幹擾和突發因素的影響。

那麼懸浮物體只受電磁為F和自身的重力G,小球達到受力平衡時處於靜止狀態。電磁吸力F與懸浮物體中心也和磁極之間的氣隙和線圈中的電流都有關係。

其與線圈中的電流成正比與懸浮物體質也到電磁鐵磁極表面的瞬時氣隙成反比。雖然原理上這種吸引力是一種不穩定的力。

但通過控制電磁鐵電流的大小,可以將懸浮氣隙保持在一定的數值上,從而使物體達到相對靜止狀態。很多磁懸浮列車採用吸引式提升系統,利用異性磁極相吸的原理,使列車上的電磁鐵與位於其上方的導向軌電磁鐵相吸引,從而使列車懸浮起來。

永磁懸浮系統

它利用永磁鐵相同磁極間的斥力將物體託起,所以被稱為永久磁鐵斥力懸浮方式。當然,根據所用的磁性材料的不同,其產生的斥力相應變化。

但是,由於橫向移位的不穩定因素需要從力學角度安排磁鐵的位置,例如下圖中,1,2,3和A均為永磁體,當動子下沉。

由於異性相吸,同性相斥,3對A產生斥力,2對A產生吸力所以阻礙了動子的下降。同理動子上升時,A受1斥力的同時,收到2的吸力,阻止動子的上升。

最終使得動子在某一位置保持穩定。目前,該磁懸浮系統的研究熱點集中在磁懸浮軸承上。

電動懸浮系統

這種懸浮方式利用了磁鐵或載流線圈與短路線圈之間產生的斥力將物體支撐起來簡稱感應斥力方式。

電動力懸浮法應用了電磁感應的原理,勵磁線圈和短路線圈之間必須有相對運動,這種方式主要被應用於超導磁懸浮列車的懸浮裝置上。

永磁體或載流線圈在旋轉和/或移動時會產生時變磁場,此時附近的導體也會產生斥力,便會發生電動磁懸浮現象。

這是因為時變磁場會在導體中引起渦流,並使其產生相反的磁場,進而導致導體材料和磁源之間產生排斥力,但是"8"字形線圈只有在超導磁鐵運動時才能感應出電流並產生磁性。

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