磁悬浮列车悬浮电磁铁结构优化方法研究

薛齐豪，刘 放，梁 成，徐 航

（西南交通大学机械工程学院，四川 成都 610031）

1 引言

悬浮电磁铁是磁悬浮列车悬浮系统的一个关键部件。在磁场的作用下，悬浮电磁铁受到指向轨道方向的悬浮力，通过调节电磁铁的电流，控制轨道与电磁铁之间吸引力的大小，从而实现列车的动态稳定悬浮[1]。因此，悬浮电磁铁是磁悬浮列车领域中的重要研究对象，国内外研究者也对其进行了大量探究。文献[2]提出了一种悬浮电磁铁的优化设计方案，该方案还为磁悬浮系统中的无接触传输应用提供了被动导向力；文献[3]利用解析方法分析了HSST型磁浮列车悬浮电磁铁在工作过程中的弯曲变形情况以及变形对电磁悬浮力的影响，提出了对国内现有悬浮电磁铁的改进方案，并对改进后的悬浮电磁铁进行了变形量的解析分析和电磁力的仿真分析；文献[4]在原高速导向系统结构的基础上，提出了磁悬浮列车新型导向电磁铁结构及其单体配置方式。

然而，悬浮电磁铁在运行过程中仍然有许多实际问题。例如，电磁铁极板作为长板型构件，受到向上的悬浮力和集中于极板两端向下的列车载重，其变形将是中部高两端低的上拱形，电磁铁结构与F轨之间的悬浮间隙不再是常值。当励磁电流不变时，悬浮间隙的变化导致电磁铁受力改变[5]，而电磁铁所受的列车载重不变，从而破坏了列车悬浮的稳定状态，这种情况会对列车的悬浮控制产生很大的影响[6]。

针对某大学研制的长定子直线同步驱动中低速磁浮列车的悬浮电磁铁结构，如图1所示。……