磁悬浮技术国内外研究现状和发展趋势
时间:2018-03-26 11:49 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 目前，磁悬浮技术的大规模应用主要集中在磁悬浮列车和磁悬浮轴承两方面。 （1） 磁悬浮列车 20世纪60年代，世界上出现了3个载人的气垫车实验系统，它是最早对磁悬浮列车进行研究的系统。随着技术的发展，特别是固体电子学的出现，使原来十分庞大的控制设备变得十分轻巧，这就给磁悬浮列车技术提供了实现的可能。1969年，德国牵引机车公司的马法伊研制出小型磁悬浮列车系统模型，以后命名为TR01型，该车在1 km轨道上时速达165 km，这是磁悬浮列车发展的第一个里程碑。在制造磁悬浮列车的角逐中，日本和德国是两大竞争对手。1994年2月24日，日本的电动悬浮式磁悬浮列车，在宫崎一段74 km长的试验线上，创造了时速431 km的日本最高记录。1999年4月日本研制的超导磁悬浮列车在实验线上达到时速552 km，德国经过20年的努力，技术上已趋成熟，已具有建造运营线路的水平。原计划在汉堡和柏林之间修建第一条时速为400 km的磁悬浮铁路，总长度为248 km，预计2003年正式投入营运。但由于资金计划问题，2002年宣布停止了这一计划。我国对磁悬浮列车的研究工作起步较迟，1989年3月，国防科技大学研制出我国第一台磁悬浮试验样车。1995年，我国第一条磁悬浮列车试验线在西南交通大学建成，并且成功进行了稳定悬浮、导向、驱动控制和载人运行等时速为300 km的试验。西南交通大学这条试验线的建成，标志我国已经掌握了制造磁悬浮列车的技术。2003年1月4日，由中德两国合作开发的世界第一条磁悬浮商运线正式开始运营，路线正线全长32.3公里，设计最高运行速度为每小时430公里，单线运行时间约8分钟。我国成为世界上第一个具有磁悬浮运营铁路的国家。至2012年为止，世界上总共有三种类型的磁悬浮列车。第一种是常导电式磁悬浮列车（德国），第二种是超导电动磁悬浮列车（日本），第三种是永磁悬浮列车（中国）。第一种和第二种磁悬浮列火车都是通过电力来产生磁悬浮动力的，而第三种则是通过特殊的永磁材料，不需要添加其他任何动力来支持磁悬浮列车的运作。20132 （2） 磁悬浮轴承 当前，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。现在，美国、法国、瑞士、日本和我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，落后外国约20年。1986年，广州机床研究所与哈尔滨工业大学首先对“磁力轴承的开发及其在FMS中的应用”这一课题进行了研究。此后，清华大学、西安交通大学、天津大学、山东科技大学、南京航空航天大学等都在进行这方面的研究工作。 目前在工业上得到广泛应用的基本上都是传统的磁悬浮轴承（需要位置传感器的磁悬浮轴承），这种轴承需要5个或10个非接触式位置传感器来检测转子的位移。由于传感器的存在，使磁悬浮轴承系统的轴向尺寸变大、系统的动态性能降低，而且成本高、可靠性低。由于结构的限制，传感器不能装在磁悬浮轴承的中间，使系统的控制方程相互耦合，控制器设计更为复杂。此外，由于传感器的价格较高，从而导致磁悬浮轴承的售价很高，大大限制了它在工业上的推广应用。 如何降低磁悬浮轴承的价格，一直是国际上的热点研究课题。最近几年，结合磁悬浮轴承和无传感器检测两大研究领域的最新研究成果，诞生了一个全新的研究方向——无传感器的磁悬浮轴承。即不需要设计专门的位移传感器，转子的位移是根据电磁线圈上的电流和电压信号而得到的。这类磁悬浮轴承在以下几个方面得到了显著的改善和提高：转子的轴向尺寸变小，系统的动态性能得到提高；进一步提高了磁悬浮轴承的可靠性；便于设计磁悬浮轴承的控制器；价格会显著下降。 (责任编辑：qin) |