气动式永磁常导型高速磁悬浮列车

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气动式永磁常导型高速磁悬浮列车

气动式永磁常导型高速磁悬浮列车(简称气磁悬浮列车)是一种采用永磁和电磁混合组成的主动控制式的常导型磁悬浮交通工具, 它利用永磁体与轨道铁质间的强大吸引力来提升车体, 通过电磁铁的对永磁体和轨道铁质间的磁场强度进行主动控制来实现车体悬浮的. 这种磁悬浮方式由于电磁铁只作用于永磁吸力与车体重力间的动态平衡, 调节永磁体与轨道铁质的间隙使磁力与重力相等(合力为零), 因此磁悬浮列车的悬浮功耗极小, 大幅度降低了列车的运行的能源损耗. 气磁悬浮列车的推进方式与其他磁悬浮列车不同, 一般磁悬浮列车普遍采用直线电机原理推动, 而气磁悬浮列车则采用高压气体喷射推进. 这种喷射推进与喷气发动机的喷射推进完全不同, 喷气发动机靠高速气流的反作用力推进, 而气磁悬浮列车通过矩阵状的高压喷头向锯齿状的地面喷射高压气流, 使列车与地面间产生一个强大的气压强, 形成对列车的推力和浮力. 气动式推进比喷气发动机的效率要高的多, 而且不需要燃料消耗无污染. 气磁悬浮列车同时引入了弹性间隙的创新设计, 使列车与轨道的间隙控制范围扩大了十倍, 从而降低了对轨道设计的精度要求, 减少了列车运行钢度控制的要求, 使磁悬浮列车跑的更快,更安全,更节能,更经济.

目前影响磁悬浮列车市场推广的主要因素主要是速度和造价, 磁悬浮列车速度低了(80-160公里/小时)那么相对于廉价轻轨和高速轮轨没有任何优势, 而高速磁悬浮由于昂贵的造价而失去了市场应用价值. 从技术上讲, 中低速磁悬浮的造价并不是很高, 它只需要一条铁质轨道, 列车的造价也不高, 主要问题是跑不快. 中低速磁悬浮跑不快的原因是推进力小, 由于磁悬浮列车的电磁铁与轨道的间隙大使直线电机的推进力大为降低, 一般步进直线电机的间隙只有0.1-0.6毫米, 而电磁铁与轨道的间隙则有10毫米, 因此从理论上分析磁悬浮的直线电机的推进力要比普通直线电机的推进力要小百倍以上. 同时步进直线电机的轨道是由SNSNSNSN...的磁极组成, 它与转子间的磁场强度成叠加状态因此磁场强度是没有磁极铁质轨道的一倍. 步进直线电机的转子在轨道上的任意一点都受到一个吸力(拉力)一个斥力(推力), 而没有磁极铁质轨道只能提供一个吸力同时还受到一个反向的吸力(副作用力), 降低了推进力. 因此磁悬浮的直线电机必须做的很大, 而且电机的功耗大效率低. 中低速磁悬浮采用10毫米的间隙已经是个车体稳定控制的极限值了, 这个要求已经使轨道的平整度达到小于1毫米的精度, 同时对车体需要强大的钢度控制才能使列车平稳的运行. 所以从日本和韩国的中低速磁悬浮的设计和研制结果看, 中低速磁悬浮列车的速度很难进一步提高.

要提高磁悬浮列车的速度唯一的办法就是提高轨道与电磁铁间的磁场强度, 就象德国的磁悬浮那样采用长定子技术, 使轨道产生一个SNSNSNSN...的磁极阵列, 象步进直线电机那样增加推进力. 但是这种设计使轨道的造价大幅度升高, 同时由于直线电机与轨道的作用力是波动的, 速度越快波动的频率越高越强这使磁悬浮的车体稳定增加了难度. 德国的磁悬浮的这种设计功耗大, 控制难度大, 造价高, 技术复杂几乎没有进一步速度提升的空间, 能耗和造价也不可能降下来.