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超导电动悬浮:磁浮高铁的简史

时间:2023-08-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:超导电动悬浮也被称为超导磁斥式悬浮,其概念最早由美国科学家Powell等人于1966年提出。图3.9超导磁斥式悬浮2.基本原理基于完全抗磁性,若有磁场要通过超导体内部,必然会在其表面形成抗磁超导电流,并激发出与外界相反的磁场。图3.10超导磁斥悬浮状态自稳定超导电动悬浮的悬浮能力较强,其悬浮间隙一般可达100 mm左右,相较于常导磁吸悬浮8~10 mm的悬浮间隙更具有优势。

超导电动悬浮:磁浮高铁的简史

超导电动悬浮(Superconducting Electro Dynamic Suspension,SEDS)也被称为超导磁斥式悬浮,其概念最早由美国科学家Powell等人于1966年提出。这种悬浮方式基于楞次定律,利用磁体与导体之间的相对运动在导体内部产生涡流并激发感应磁场,通过感应磁场与磁体磁场的感应耦合作用产生用于抵抗自身重力的电磁力,从而实现悬浮的效果。

1.基本定义

浮力的产生来源于磁体与导体之间的相对运动,即磁浮力的大小随着相对运动速度增大而增加,一般需要达到一定速度后才能实现悬浮,如图3.9所示。

图3.9 超导磁斥式悬浮

2.基本原理(www.xing528.com)

基于完全抗磁性,若有磁场要通过超导体内部,必然会在其表面形成抗磁超导电流,并激发出与外界相反的磁场。这两个相反的磁场相互作用,就形成了一个超导排斥力。由此可见,当在一个磁体正上方放置一个超导体,并使磁感线垂直通过超导体的时候,超导体将会获得垂直的上浮力。当这个力的大小刚好等于超导体的重力时,就能实现悬浮。

不同于磁吸式中被悬浮电磁体处于固定导磁体下方的设计,电动悬浮模式中被悬浮超导体位于永磁体上方。因此,在排斥力随间距减小而增大的特性下,超导体可保持稳定悬浮状态,无须额外调整悬浮间隙的控制系统,如图3.10所示。

图3.10 超导磁斥悬浮状态自稳定

超导电动悬浮的悬浮能力较强,其悬浮间隙一般可达100 mm左右,相较于常导磁吸悬浮8~10 mm的悬浮间隙更具有优势。不过超导电动悬浮的技术也较为复杂,一般还需要额外屏蔽发散电磁场的设计。

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