基于试验数据的中低速磁浮列车电磁铁结构参数分析

为提高中低速磁浮列车的承载能力,基于等效磁路法建立了全尺寸悬浮电磁铁磁路模型,推导了包含悬浮电磁铁结构参数的垂向电磁力表达式;基于影响因素分析方法,对比研究了线圈匝数、电磁铁宽度、极板长度等结构参数对悬浮电磁铁垂向电磁力的影响;通过单电磁铁试验台对比了不同悬浮间隙和线圈电流下,线圈匝数分别为320和410时悬浮电磁铁垂向电磁力和浮重比的变化规律,验证了优化线圈匝数对提升中低速磁浮列车悬浮性能的可行性。研究结果表明：相比电磁铁宽度和极板长度,线圈匝数是影响磁浮列车悬浮性能的主要因素,但在10~30 A的小电流范围和大悬浮间隙(>10 mm)的范围内,改变线圈匝数对悬浮电磁铁垂向电磁力的提升效果较弱;当悬浮间隙为8 mm,线圈电流为30~50 A时,410匝悬浮电磁铁相对320匝悬浮电磁铁对悬浮电磁铁垂向电磁力的提升效果明显,平均垂向电磁力提升约2.94 kN,提升比例约为27.8%,平均浮重比提升约2.83,提升比例约为15.33%;随着线圈电流进一步增加,悬浮间隙进一步减小,平均垂向电磁力提升约3.38 kN,提升比例约为25.5%,平均浮重比提升约3.06,提升比例约为13.22%,说明当悬浮间隙为8 mm,线圈电流为30~50 A时,410匝悬浮电磁铁对中低速磁浮列车悬浮性能的提升效果最佳,而410匝悬浮电磁铁垂向电磁力的方差和标准差比320匝悬浮电磁铁的大,说明增加线圈匝数会使得悬浮电磁铁垂向电磁力对参数的变化更敏感。