磁悬浮平面电机页PPT文档

磁悬浮电梯包括井道部分、轿厢部分、 控制系统。井道由装置在一侧的垂直 导轨，导轨由电磁线圈和导向电磁铁 组成。底部有永磁体与弹簧减震装置。 井道内每间隔一段距离，其旁侧设置 独立的空间，内有水平导轨。轿厢部 分由上下排列的永磁体，可翻折导向 臂、距离传感器、涨紧轮、紧急刹车 片。控制系统以计算机系统为核心所 组成的对电磁导轨以及轿厢上的部件 进行操作的软、硬件。本电梯发明去 除了传统电梯的钢缆、曳引机、钢丝 导轨、配重、限速器、导向轮等必备 的机械部件，机械结构简单，具有安 全可靠、高速、稳定、低噪音、低能 耗等性能，还能实现单井道多轿厢的 运输模式，是种适用于楼宇用梯、发 射平台及太空电梯等载人、载物的运 输设备。
利用电磁力让列车与轨道保持一定的间隔，既减小了摩擦， 也避免了由于机械摩擦带来的震动，从根本上杜绝了机械 磨损，从而减少了震动、噪声。磁悬浮风扇就是利用这样 的原理，将转子与定子之间保持不接触，所以采用磁悬浮 技术的风扇噪声小、震动小、寿命长。
磁悬浮音箱编辑声物赫尔曼1号磁 悬浮音响采用EML技术，颠覆传 统音响形象，通过反重力原理将 音响悬空漂浮并自转。这意味着， 拥有它，就将拥有全新的视听感 受
磁悬浮技术的原理
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。
磁悬浮地球仪利用电流磁效 应使地球仪漂浮在半空中。 地球仪顶端有一个磁铁,圆环 形塑胶框内部顶端有一个金 属线圈，金属线圈通过电流 就会成为电磁铁。电磁铁与 地球仪顶端磁铁间的吸引力 可抵消地球仪所受重力，因 此地球仪可漂浮在半空中。 用手轻轻触碰地球仪使其偏 离平衡位置，手移开后地球 仪仍可回到平衡位置不至掉 落，这是利用负回馈机制

EH
UH a
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f洛
++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++++ ++ ++fe++
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总结
I
x
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I nqvab
(1) q>0时，RH>0,
1 IB U H nq b
UH 0
(2) q<0时，RH<0,
UH 0
磁流体发电
在导电流体中同样会产生霍耳效应
器,这种等离子体电导率的高低和均匀度直接影响发 电机的性能,因此它是个十分重要的部件.在燃煤的磁
流体发电系统 中,煤的燃烧和灰渣引起一系列问题。
• 下图是一些等离子发生器实体：
• 2发电通道和磁体
磁体——把物体能够吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性，具 有磁性的物体叫磁体。
磁体是一种很神奇的物质。它有以至于无形的力，既能把一些东西吸 过来，又能把一些东西排开。在我们周围，有很多磁体。
磁流体(又称磁性液体、铁磁流体或磁液)，是由强磁性粒 子、基液(也叫媒体)以及界面活性剂三者混合而成的一种 稳定的胶状溶液。该流体在静态时无磁性吸引力，当外 加磁场作用时，才表现出磁性。
磁流体发电是一种新型的高效发电方式，其定义为当带 有磁流体的等离子体横切穿过磁场时，按电磁感应定律， 由磁力线切割产生电；在磁流体流经的通道上安装电极 和外部负荷连接时，则可发电。
霍耳效应
厚度b,宽为a的导电薄片，沿x轴通有电流强度I，当在

活动过程
磁悬浮列车原理
磁悬浮列车主要由悬浮 系统、推进系统和导向系 统三大部分成。目前的大 部分设计中，这三部分的 功能均由磁力来完成。
活动过程
磁悬浮鼠标
磁悬浮地球仪
磁悬浮地漏
活动过程Βιβλιοθήκη 拓展活动超导磁悬浮材料
超导材料是指具有在一 定的低温条件下呈现出电阻 等于零以及排斥磁力线的性 质的材料。已发现有28种元 素和几千种合金和化合物可 以成为超导体。
我发现了……
1.将铜丝缠绕成线圈。2.把磁铁分别吸在电池两端。
活动过程
磁悬浮列车
磁悬浮列车是一种现代高科技轨道交通工具。它通过电磁力实现列车与轨 道之间无接触的悬浮，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。上海磁悬 浮列车是运用“异极相吸”原理设计的。它利用安装在列车两侧转向架上的悬 浮电磁铁和铺设在轨道上的磁铁产生一种吸力使列车悬浮。磁悬浮列车由于具 有快速、低耗、环保、安全等优点，因此应用前景十分广阔。
拓展活动
超导磁悬浮列车
早在1922年，德国的赫尔 曼·肯珀就提出了电磁悬浮原理， 并在1934年申请了磁浮列车的专 利。
常导电磁悬浮系统(EMS) 超导电力悬浮系统(EDS)
它们有什么 区别？
28.磁悬浮列车
活动过程
什么装置使列车悬浮起来，并且在轨道上飞驰?
活动过程
活动过程
是什么让物体悬浮起来的?
活动过程
它的内部有 什么?
我们来探究
活动过程
我们来探究
断电后会怎 么样?”
活动过程
我们来探究
与我们学习 的电磁铁有 关系吗？
活动过程
我们来探究
利用电磁铁的原理能让物体运动起来吗?
线圈的直径要比电 池的直径略大一点

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由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能的， 断电后磁悬浮的安全保障措施，尤其是列车停电后的制动 问题仍然是要解决的问题。
2. 磁悬浮技术的悬浮高度较低，因此对线路的平整度、 路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高。
3. 造价高。 4. 强磁场对人体与环境都有影响。
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上海磁悬浮据说是世界上第一列投入商业化运营的高 速磁悬浮列车，虽然只有短短的30公里，但是它的造价却 非常的巨大和吓人，官方初始公布工程造价89亿人民币， 但据说实际已经超100亿。即使如果我们以90亿计算，那 么每1公里就花3亿，那么每厘米便是3000元，可见造价 之高。
———超导材料的应用
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传统的轮轨粘着式铁路，是利用车轮与钢轨之间的粘着 力使列车前进的。它的粘着系数随列车速度增加而减小，走 行阻力却随列车速度的增加而增加，当车速增至粘着系数曲 线和走的行阻力曲线的交点时，就达到了极限。据科研人员 推算，普通轮轨列车最大时速为350-400公里左右。如果考 虑到噪音、震动、车轮和钢轨磨损等因素，实际速度不可能 达到最大时速。所以，欧洲、日本现在正运行的高速列车， 在速度上已没有多大潜力。要进一步提高速度，必须转向新 的技术，这就是超常规的列车－－磁悬浮列车。
列车处于悬浮状态，没有摩擦，其能耗仅为汽车的一半， 飞机的四分之一。
第四，爬坡能力强，只要加大电压，使产生足够大悬 浮力。磁悬浮列车的爬坡能力为100%，而一般铁路的最 高坡度只有40%。
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磁悬浮列车存在的问题： 尽管磁悬浮列车技术有上述的许多优点，但仍然存在一些
不足： 1.其高速稳定性和可靠性还需很长时间的运行考验。
电时，与列车的推动绕组产生电感应而驱动，

定义 K 为
K i Fi (io , xo )
2 Kio 2 xo
2 Kio2 K x Fx (io , xo ) 3 xo
Ki 为平衡点处电磁炉对电流的刚度系数，Kx 为平衡点处电磁力对气隙的刚度系数。 完整描述此系统的方程式如下：
m
d 2x Ki (i io ) K x ( x xo ) dt 2
AX Bu X Y CX
其中
X x1
x2
T
1 0 A 98.0 0 0 B 2.4991 1 0 C 0 1
四、演示算法：LQR 控制方法
在 Command Window 中输入 A=[0 1;98.0 0]; B=[0;2.4991]; Q=[10 0;0 1]; R=0.5; K=lqr(A,B,Q,R) 得反馈矩阵 K = 78.6824 8.0603 建立如FIGURE.4 所示的Simulink框图，magnect_levitation_sfun模块为磁悬浮系统模型 部分，LQRCon模块为LQR控制器部分，由于第三部分的数学模型为电压之间的传递函数， 所以需要对输出的电压进行转换才可以得到小球的位置，增益模块Ball_Position为将输出电 压转换为小球位置的模块。 Expectation_position 模块为设定小球期望位置的模块，这里为 50cm， 需要通过增益模块Compansation对其进行误差补偿且转换为相应的期望电压传送至闭 环控制回路。 系统输出电压与小球位置的转换关系在第二部分已说明。 运行控制框图后得到 如FIGURE.5 所示的小球位置图。
取如下参数值
x0 0.2m i0 6.105 A K s 4.5871056 K a 5 x1 uout , x2 u

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3.4 城轨车辆—磁悬浮列车
二、磁悬浮列车的应用
上海磁浮专线
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3.4 城轨车辆—磁悬浮列车
二、磁悬浮列车的应用
首都机场快线直线电机车辆，定员 710人，最高运行速度110km/h，采用全 自动控制，可实现无人驾驶。由于采用了 直线电机牵引方式，车辆爬坡和通过小曲 线弯半径能力强，线路适应性好，噪音和 振动小于传统轮轨车辆等特点。
电磁型悬浮利用普通直流电磁铁电磁吸力的原理将列车悬起，悬 浮的气隙较小，一般为10毫米左右。
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3.4 城轨车辆—磁悬浮列车
一、磁悬浮列车原理
➢ 磁悬浮列车的驱动
直线电机的原理并不复杂，设想 把一台旋转运动的感应电动机沿着半径 的方向剖开，并且展平，这就成了一台 直线感应电动机。
在直线电机中，相当于旋转电机 定子的，叫初级；相当于旋转电机转子 的，叫次级。初级中通以交流电时，次 级就在电磁力的作用下沿着初级做直线 运动。
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3.4 城轨车辆—磁悬浮列车
二、磁悬浮列车的应用
HSST中低速磁悬浮列车（日本）
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3.4 城轨车辆—磁悬浮列车
二、磁悬浮列车的应用
设计最高速度22500 km/h真空磁悬浮列车
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3.4 城轨车辆—磁悬浮列车
三、磁悬浮列车技术面临的挑战
➢ 1、由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能，断电后磁悬浮的 安全保障措施，尤其是列车停电后的制动问题是要解决的问题。
第三章 交通运输载运工具及其运用
第三章交通运输载运工具及其运用
3.1 铁路机车 3.2 铁路车辆 3.3 动车组
3.4 城轨车辆 3.5 汽车 3.6 其他运输工具
பைடு நூலகம்
3.4 城轨车辆—磁悬浮列车