磁悬浮技术
磁悬浮技术(electromagnetic levitation)简称EML技术或EMS技术,是指利用磁力克服重力使物体悬浮的一种技术。
磁悬浮技术包括轨道、车辆、牵引、运行控制四大系统,主要包括磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、电悬浮、粒子束悬浮等,其中磁悬浮技术比较成熟。它实现形式比较多,主要可以分为系统自稳的被动悬浮和系统不能自稳的主动悬浮等1。
磁悬浮列车是由无接触的磁力支承、磁力导向和线性驱动系统组成的新型交通工具,主要有超导电动型磁悬浮列车、常导电磁吸力型高速磁悬浮列车以及常导电磁吸力型中低速磁悬浮2。
2019年5月23日10时50分,中国时速600公里高速磁浮试验样车在青岛下线3。
基本信息
- 中文名
磁悬浮技术
- 外文名
Electromagnetic levitation
- 诞生
十九世纪
- 分类
主动悬浮、被动悬浮
- 主要原理
Earnshaw理论
发展历程
国际
1842年,英国物理学家Earnshaw就提出了磁悬浮的概念,同时指出:单靠永久磁铁是不能将一个铁磁体在所有六个自由度上都保持在自由稳定的悬浮状态。
1900年初,美国,法国等专家曾提出物体摆脱自身重力阻力并高效运营的若干猜想--也就是磁悬浮的早期模型。并列出了无摩擦阻力的磁悬浮列车使用的可能性。 然而,当时由于科学技术以及材料局限性磁悬浮列车只处于猜想阶段,未提出一个切实可行的办法来实现这一目标。
1937年,德国的赫尔曼·肯佩尔申请了磁悬浮列车这一的专利。
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1km轨道上时速达165km,这是磁悬浮列车发展的第一个里程碑。
1966年,美国科学家詹姆斯·鲍威尔和戈登·丹比提出了第一个具有实用性质的磁悬浮运输系统。
在20世纪70、80年代,磁悬浮列车系统继续在德国蒂森亨舍尔测试和实施运行。德国开始命名这套磁悬浮系统为“磁悬浮”。
1970年代以后,随着世界工业化国家经济实力的不断加强,为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要,德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。
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74km长的试验线上,创造了时速430km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550 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,但由于资金计划和辐射健康问题,2002年宣布停止了这一计划。
2009年时,国内外研究的热点是磁悬浮轴承和磁悬浮列车,而应用最广泛的是磁悬浮轴承。它的无接触、无摩擦、使用寿命长、不用润滑以及高精度等特殊的优点引起世界各国科学界的特别关注,国内外学者和企业界人士都对其倾注了极大的兴趣和研究热情。
2015年,日本L0型磁悬浮列车刷新了磁悬浮列车的世界记录,达到时速603公里的记录。
磁悬浮是利用悬浮磁力使物体处于一个无摩擦、无接触悬浮的平衡状态,磁悬浮看起来简单,但是具体磁悬浮悬浮特性的实现却经历了一个漫长的岁月。由于磁悬浮技术原理是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化高新技术。伴随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进一步的研究,磁悬浮随之解开了其神秘一方面。
中国
1986年,西南交通大学就率先召开了磁浮技术与磁浮列车技术研究大会,成为国内较早启动该领域研究的高校科研单位。在1988年,交大磁浮团队完成了单自由度铁球悬浮实验,对电磁吸力悬浮原理有了本质的认识4。
1989年3月,国防科技大学研制出中国第一台磁悬浮试验样车。
1990年,西南交大磁浮团队研究成功了由 4台小电磁铁构成的磁浮模型车,并实现了模型车的稳定悬浮和基于直线电机的驱动4。