轨道检测平台悬浮电磁铁设计与仿真计算

任忠华 袁茂林 李小庆 王子超 刘帅 王剑博

（1.中车长春轨道客车股份有限公司，吉林长春 130024；2.湖南凌翔磁浮科技有限责任公司，湖南长沙 410000）

0.引言

磁悬浮列车是通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行的现代高科技轨道交通工具[2]。

为保证磁浮列车的正常平稳运行，必须保证磁浮轨道及相关设备的运行状态、参数控制在标准的范围内。在轨道竣工验收及日常运行维护检测过程中，为减轻劳动强度，提高检测精度和效率，降低运营成本和降低工作过程中的安全风险，有必要开发磁浮轨道综合检测平台。检测平台搭载直线驱动电机、电源、传感器、控制箱等设备，具备独立的悬浮、牵引、检测功能。检测平台总重量为1000kg。基本结构及布局如图1。

本文在中低速磁悬浮列车典型的HSST电磁吸力型悬浮方式（EMS）[3]的基础上，设计了应用于检测平台的电磁铁。

图1 检测平台结构

1.电磁力的计算

如图2为磁浮系统中电磁铁和轨道的结构形式。假设磁感应强度B延磁极表面是均匀分布的，则电磁力的基本公式为：

图2 电磁铁和轨道的结构

式中：F—电磁力（J/cm）；

S—磁极面总面积（cm2）；

u0—空气磁导率（1.25×10-8H/cm）。

磁感应强度计算为：

ds—极板与F轨悬浮气隙。

将公式（2）带入公式（1）得到U型电磁铁吸力计算公式：

上面公式（1）就是通常称的麦克斯韦公式，如果B的单位为高斯，F的单位为公斤，则上式可改写为更为实用的公式：

由以上计算公式可知，电磁力与磁感应强度和磁极面面积成正比，但需要注意的是需避免铁芯材料的磁通密度达到饱和状态。……