电磁电动式磁悬浮装置的磁场分析和力特性研究

秦伟， 范瑜， 李硕， 吕刚， 朱熙

(北京交通大学电气工程学院，北京 100044)

0 引言

磁悬浮列车是一种新型地面无接触高速交通运输工具，其具有无噪音，无有害的废气，有利于环境保护;可节省建设经费;运营、维护和耗能费用低等特点，目前国际上研究的磁悬浮分为:电磁式磁悬浮和电动式磁悬浮。电动式悬浮装置是通过次级导体中感应出的涡流磁场相互作用产生悬浮力，相对于其它形式的磁悬浮列车更有独到之处:结构简单、悬浮气隙大，造价低，同时它并不需要复杂的闭环控制，因此将是磁悬浮发展的重要方向之一［1-4］。

目前研究的电动式磁悬浮系统主要是永磁电动式磁悬浮方案，其中以日本九州大学藤井教授提出的立式永磁磁轮方案［5］和美国威斯康星大学的Lipo教授提出的卧式磁轮方案［6］为代表的永磁磁轮方案均处于实验室研究阶段，永磁电动式磁悬浮要求永磁体与轨道之间存在相对运动才能实现悬浮，因此会产生附加的机械损耗，机械振动和陀螺仪效应，同时存在永磁体安装问题和掉落危险。

本文从电磁场分析出发，利用盘式电机分环计算理论对其内部的电磁关系进行解析计算，可以直接计算其力特性。悬浮力使用电磁场解析计算得到，这种方法避免了使用有限元得到法向磁密的复杂性和计算量大等缺点，完全使用解析方法解决，适合工程计算。通过得到的完全等效电路不仅可以得到推力、悬浮力等电机特性曲线，还可以为以后实现高性能的控制效果打下基础。……