磁悬浮列车U型悬浮电磁铁电磁力的数值计算与分析

应用电磁场分析软件对常导磁悬浮列车U型悬浮电磁铁的各种电磁力进行数值计算，分析悬浮电磁铁的气隙，水平错位及侧滚角对悬浮力，导向力，侧滚力矩的影响，并将结果与解析计算进行比较，所求得的电磁铁受力结构能为悬浮控制系统和导向控制系统的设计提供准确的设计参数，为磁悬浮转向架抗侧滚梁的优化设计提供可靠的数据。     

磁悬浮列车用混合悬浮电磁铁温度场建模与仿真

建立了中低速磁悬浮列车用混合悬浮电磁铁的Maxwell二维温度场仿真分析模型,对其温度场特性进行了分析,并与传统纯电励磁结构的怂浮电磁铁进行了比较.针对工程实际样车用混合悬浮电磁铁分析指出,电磁铁最高温度位于励磁线圈中心处,铁心轭部温度与励磁线圈温度基本相同采用混合悬浮电磁铁结构不仅大大降低了悬浮损耗,减少了列车运行能...     

中低速磁悬浮列车用混合电磁铁磁场与电磁力分析

描述了一种中低速磁悬浮列车用永磁和电励磁混合悬浮电磁铁结构形式,并利用二维和三维有限元数值方法,分析了满载8 mm气隙额定悬浮、满载18 mm气隙起浮、满载10 mm悬浮和空载3 mm气隙防吸死4种典型工况下悬浮电磁铁的电磁特性。通过计算分析指出,采用新型混合悬浮电磁铁是可行的;与传统纯电励磁方式相比,在小气隙防吸死工况下,其漏磁与大气隙下一样严重。     

磁浮列车永磁电磁混合悬浮导向系统特性分析

针对中速磁浮列车悬浮系统节能降耗的需求,提出了一种永磁电磁混合悬浮导向系统.根据永磁电磁混合悬浮导向系统的工作原理,确定了其结构组成,完成了悬浮力特性、自导向特性分析,以及气隙控制方式和防吸死控制策略研究;在建立系统数学模型和仿真模型的基础上,对系统方案进行仿真验证,并对混合悬浮电磁铁的悬浮损耗、温升、悬浮控制器性能、悬浮系统在平直道和曲线段的悬浮导向能力和承载力等进行测试.试验结果表明,永磁电磁混合悬浮导向系统具有承载能力强、悬浮电流小,发热量少等优点,系统的自适应能力满足中速磁浮列车运行的要求,可为中速磁浮列车的推广应用奠定基础.     

电磁型磁浮列车导向方式研究

分析了U型悬浮电磁铁的安装方式，对悬浮模块的悬浮力、导向力及导向刚度进行了计算，最后论证了在中低速磁浮列车中宜采用具有连续结构的电磁铁。     

基于M3车辆悬浮架结构方案的曲线通过能力研究

为实现城市磁浮快捷交通工程化,提高功率因数和效率,降低建造成本,文章对美国磁动力公司提出的M3中低速直线同步驱动永磁悬浮与导向的单悬浮架车辆系统的走行机构方案的曲线通过能力进行分析,特别对两侧悬浮电磁铁在通过曲线引起的间距缩短问题和在小曲线上的悬浮力分量用于导向的能力问题进行研究,并提出针对性结构改进意见。     

中低速磁浮列车悬浮控制系统研究

悬浮系统的控制精度影响中低速磁浮列车稳定性、悬浮能力、电磁铁电流。文章通过对悬浮系统控制原理和控制策略的分析,提出了中低速磁浮列车悬浮控制系统可行的结构和关键系统参数,并给出研究性试验结果。     

轨道高低不平顺对磁浮车辆动力学性能的影响

根据悬浮电磁铁产生的悬浮力为分布力这一特性,建立了多力元模拟单悬浮电磁铁线圈悬浮力的磁浮车辆垂向动力学模型,利用SIMPACK多体动力学软件建立了单力元、三力元、五力元模拟单悬浮电磁铁线圈悬浮力的磁浮车辆动力学模型,分析比较了多力元模拟悬浮电磁铁线圈悬浮力和实际悬浮力之间的差异,并且在不同波长轨道高低不平顺激励下进行了仿真计算,利用计算结果分析了不同波长的轨道垂向激励对磁浮车辆系统动力学指标的影响规律,得到了磁浮车辆对不同波长的轨道垂向激励动力响应的基本规律,证明了单力元模拟悬浮电磁铁线圈悬浮力的磁浮车辆动力学模型在轨道短波激励仿真计算中的局限性。     

磁通反馈在磁悬浮列车悬浮控制中的应用

建立以磁场强度为状态变量的单悬浮电磁铁刚体模型,分析磁通反馈控制下系统的稳定性。设计磁通反馈与悬浮间隙的PD控制器,并根据磁悬浮列车特点,给出磁场测量方法。对悬浮间隙的PD控制器 磁通反馈的控制算法进行了仿真与单悬浮电磁铁试验,验证了磁通反馈控制的有效性。     

常导型高速磁悬浮列车中悬浮电磁铁的程序化优化设计

常导型高速磁悬浮列车中的悬浮电磁铁同时承担着悬浮、推进、发电等多项任务,其几何参数直接影响到列车电磁系统的性能。在对悬浮电磁铁进行优化设计时,需要综合考虑直线同步电机和直线发电机这2个子系统的性能。为此引入全局化的目标函数对系统的总体性能进行控制,并以有限元分析和计算作为基础,采用程序化优化设计方法对悬浮电磁铁的几何参数进行自动调整,经过多次迭代计算可得到优化设计的结果。     

中低速磁浮列车用混合电磁铁设计分析

通过对永磁-电磁混合电磁铁的结构分析,提出一种新型的电磁铁结构并建立数学模型;在此基础上,应用三维有限元算法,对列车悬浮、起浮和防"吸死"3种工况进行计算。计算结果表明,由永磁磁体提供的悬浮力可满足列车额定载荷的零功率控制要求,控制系统最大反向电流,不会引起永磁磁体失磁,列车在起浮和防"吸死"间隙下所需电磁线圈的电流小于控制系统所能输出的电流最大值。     

基于不等宽结构的混合型悬浮装置的研究

针对中低速磁悬浮列车中永磁与电磁混合悬浮磁铁存在的吸死问题,研究了一种基于不等宽结构的混合悬浮装置。分析该装置中U型铁、F型轨及两者间气隙的电磁关系,建立基于不等宽结构悬浮装置的模型。以株洲中低速磁浮商业试验线列车为基础,使用ANSOFT软件进行仿真,对该悬浮装置进行了设计及验证。仿真结果表明:在改进的不等宽混合悬浮装置中,无论气隙间距大小如何,该不等宽结构中的悬浮力始终与重力保持平衡,可实现列车悬浮的"0功率"控制。     

单模块电磁铁静态悬浮特性研究

为了分析中低速磁浮列车的悬浮性能,文章将两组刚性连接的电磁铁模块视为一个整体模块建立动力学方程,以质心坐标描述单模块电磁铁的运动状态,并通过三维有限元分析和线性插值获得任意电流和悬浮间隙下的悬浮力,基于该动力学方程和三维有限元分析值建立电磁铁静态悬浮特性仿真模型;与传统的单点悬浮控制模型相比,文章所建模型更符合中低速磁浮列车悬浮电磁铁的实际工作情况,为后续悬浮控制系统的设计和控制参数的计算奠定了一定的基础.     

基于F型轨道轧制工艺下的磁悬浮列车悬浮电磁铁电磁力计算

利用Ansoft软件中的Maxwell2D模块,以CMS03A磁悬浮列车为例,对基于轨道轧制工艺下的悬浮电磁铁电磁力进行计算,分析了悬浮电磁铁的电流、气隙、轧制半径及水平错位对悬浮力和导向力的影响,并将结果与传统结构进行了比较,得出磁通密度、悬浮力和导向力都小于传统结构的结论.     

故障工况下常导磁浮车辆悬浮架载荷特性研究

针对中低速常导磁浮车辆运行过程中可能出现的故障工况，对悬浮架的载荷特性展开研究。首先根据实际参数建立动力学模型并分析其振动特性，研究了悬浮架构架在电磁铁失效、空气弹簧失效等故障工况下的位移特点；然后分析故障工况下悬浮架的载荷特性，并对悬浮架各部件的强度进行评估。研究结果表明：磁浮车辆的车体与悬浮架通过滑台间接相连，使得振动形式比较丰富；在电磁铁失效故障工况下，悬浮架构架质心的位移相对较大，与轨道碰撞后使得悬浮架载荷发生突变；相对于正常运行工况，左侧电磁铁失效时纵梁的应力最大值增长为原来的3.87倍，左后空簧失效和紧急落车时托臂的应力最大值分别增长为原来的2.59倍和8.11倍。对故障工况下悬浮架的载荷特性进行研究，可以为疲劳寿命计算和结构强度设计提供参考依据。     

高速常导磁悬浮车辆对轨道平顺性要求的探讨

该文从常异磁悬浮车辆转向架在轨道不平顺激扰下的振动分析入手，分析了悬浮电磁铁悬浮气隙的变化特征。分析结果认为，常导磁悬浮车辆悬浮电磁铁吸力的调整范围有限，对轨道状态的跟随性较差，因此，必须对轨道梁的不平顺幅度和动态挠度进行非常严格的限制,睹能保证高速运行状态下悬浮电磁铁不与长定子铁芯相撞，实现车辆的安全运行。迭加的综合轨道不平顺的最大限值就是名义悬浮气隙（即8mm-10mm)，分析结论可为制定轨道梁的施工和养护维修的平顺性标准提供必要的参考。     

中低速磁悬浮列车导向能力分析

采用Ansoft有限元分析软件对悬浮电磁铁的磁场进行计算．对中低速磁悬浮列车悬浮电磁铁导向力进行了研究，得出电磁铁发生偏移后，磁力线的总体分布并没发生很大变化．只在气隙处发生了扭曲；列车在直道正常运行时并不受导向力作用的影响；在气隙和偏移值一定时．悬浮电磁铁产生的导向力和悬浮力之间的比值基本上不随线圈中电流的变化而变化，该研究对列车在运行过程中出现偏航、列车在弯道运行过程中的导向能力考核有实际意义。     

高速磁浮列车悬浮搭接结构控制研究

为了实现悬浮系统的冗余,高速磁浮列车中采用搭接结构作为悬浮系统的基本结构形式,由于一个悬浮搭接结构由2个悬浮电磁铁共同支撑,其结构和控制方法与单电磁铁悬浮系统有很大区别。本文通过分析悬浮搭接结构的受力,给出悬浮搭接结构的数学模型;根据悬浮搭接结构的工作特点探讨其控制要求和控制方法,提出将搭接结构作为一个整体进行控制器设计的思路;通过设计状态观测器获取了悬浮搭接结构的全部状态,并采用最优控制算法设计悬浮搭接结构的全状态反馈控制算法。仿真分析表明:整体控制算法综合考虑了电磁铁和托臂的运动,具有比独立控制算法更好的性能。     

五悬浮架迫导向机构曲线通过研究

文章以中低速磁浮列车五悬浮架为例,以提高列车曲线通过时迫导向机构适应性、减小迫导向机构受力及空气弹簧水平偏移量为目的,研究列车静止悬浮或低速运行(小于5 km/h)时,悬浮电磁铁处于F轨最佳契合位置、空气弹簧水平偏移量最小所确定的理想平衡状态,滑台横向位移随曲线半径变化关系,得出通过不同曲线时滑台水平偏移量、迫导向机构结构尺寸及转臂转角的一般计算公式,并对典型案例进行计算分析,优化得出相对合理的迫导向机构结构尺寸以提高悬浮架曲线通过性能。     

磁浮列车悬浮系统的分布式主动容错控制

以低速磁浮列车悬浮控制为研究背景,在分析既有模块悬浮控制结构的基础上,提出磁浮列车单模块悬浮系统的一种新结构.新结构采用4个控制器控制8个电磁铁,增加了系统冗余,并且将传感器信息引入冗余通信网络,使得各控制器都能得到更完整的系统状态信息.然后采用最优控制理论为每个故障模型设计最优控制器以备故障时切换.仿真结果表明,对具有新结构的单模块悬浮系统进行主动容错控制比对传统结构的单模块悬浮系统进行容错控制具有更好的容错效果,具有较好的工程应用价值.