永磁电动式导体板磁悬浮列车轨道结构及相关研究

摘要

磁悬浮列车是一种新型地面无接触高速交通运输工具，无污染、噪音小、能耗低、易维护、安全性高.中国地域广阔、人口众多，改革开放以来，随着经济的持续发展和人口城市化趋势的加速，发展磁悬浮交通技术有着重要的战略意义.永磁电动式导体板磁悬浮列车是通过车载永磁体在导体轨道中感应出涡流实现悬浮和导向的.相对于其它形式的磁悬浮列车更有独到之处：结构简单、悬浮气隙大、造价低、可以同时应用于市内和城际交通.但由于涡流在产生悬浮力的同时也会产生电磁阻力，该型列车相对较底的浮阻力比是阻碍其发展应用的不利因素之一.该论文从研究导体板涡流分布出发，在总结前人相关研究成果的基础上，给出了一个新的三维涡流分布数学模型，应用Maxwell电磁场方程，通过数学推导和分析，提出轨道导体板分层结构.设计制造了自己的实验装置，通过实验研究证明，分层结构的轨道导体板相对于传统的整体导体板，在不影响悬浮力大小的情况下有效地降低了电磁阻力，有效地提高了系统的浮阻力比.论文还就分层结构所涉及的相关问题、其它形式的导体板结构、车载Halbach永磁体的磁场分布和电磁阻尼方法等进行了一定理论和实验研究.最后还提出了一种新型的永磁电动式导体板磁悬浮列车设计，这种新型列车的电磁道岔结构相对于Magplane更简单可行.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1我国发展磁悬浮列车的意义

§1.1.1传统交通车辆的局限性

§1.1.2磁悬浮列车的优点

§1.1.3我国发展磁悬浮列车的重要意义

§1.2磁悬浮列车的发展状况

§1.2.1德国TR系列常导吸引式高速磁悬浮列车

§1.2.2日本MLU系列低温超导磁悬浮列车

§1.3一种新型的电动式磁悬浮列车Magplane

§1.3.1 Magplane的结构

§1.3.2 Magplane的主要优点

§1.3.3平板悬浮轨道相对于闭合线圈轨道的优点

§1.3.4 Magplane系统尚需要解决的一些问题

§1.4本论文选题与研究的意义

第二章永磁导体板磁悬浮的理论研究

§2.1理沦研究历史

§2.2一个三维分布模型、公式与新轨道结构的提出

§2.2.1数学物理模型

§2.2.2三维涡流分布公式推导

§2.2.3一个新结构的提出及分析

§2.2.4分层结构对阻力削弱幅度的估算

§2.2.5分层结构相关问题研究

§2.3横向局部切缝的轨道结构

§2.3.1问题的提出与分析

§2.3.2模型分析与推证

§2.4本章小结

第三章永磁导体板磁悬浮列车轨道结构实验研究

§3.1实验装置的设计

§3.2实验装置

§3.2.1壳体及相关部件

§3.2.2电动机的选用

§3.2.3永磁体的排列

§3.2.4金属片的选用

§3.2.5力的解耦

§3.3实验系统

§3.4实验方法及过程简述

§3.5实验数据

§3.6实验结果分析

§3.7本章小结

第四章永磁导体板磁悬浮系统其他相关研究

§4.1 Halbach磁本

§4.1.1将Halbach磁体等效为一组载流线圈

§4.1.2将载流线圈进一步简化

§4.1.3等效为两组不同充磁方向的矩形永磁体块

§4.1.4由数值算法软件求得的结果

§4.1.5环状Halbach磁体磁场分布实际测量结果

§4.2 Magplane系统动态性能及阻尼方法

§4.3有关悬浮与导向分开的设计

§4.4 1：10轨道模型的设计与制造

§4.5本章小结

第五章本研究的创新点和有待进一步研究的问题

§5.1本研究的创新点

§5.2有待进一步研究的问题

参考文献

本文作者在读期间发表的与本研究有关的学术论文与申请的专利

附录

致谢

论文答辩说明及关于论文使用授权的说明