Проектирование оптимальных электромагнитов систем магнитной левитации и боковой стабилизации наземного транспорта на основе решения обратных задач

摘要

Выполнен обзор научно-технических работ по созданию транспорта с магнитной левитацией экипажа и дан анализ основных этапов его проектирования. Построен итерационный алгоритм проектирования электромагнитов, применяемых в системах магнитной левитации и боковой стабилизации высокоскоростного наземного транспорта. Алгоритм основан на решении обратных задач теории электромагнитного поля. Предложены соотношения для расчета достаточно близких к точному решению начальных значений искомых величин. В алгоритм введен дополнительный этап минимизации массы электромагнитов, что позволяет увеличить полезный вес транспортного средства. При этом использованы необходимое и достаточное условия существования минимума массы объекта проектирования. Рассмотрен пример реализации алгоритма при проектировании электромагнита левитации. Выполнена оценка влияния вихревых токов, индуцируемых в ферромагнитном рельсе в процессе движения экипажа на силу левитации. Определен коэффициент, позволяющий учитывать это явление. В обоснование формулы для расчета ширины феррорельса получены зависимости составляющих силы левитации, возникающих при смещении электромагнита относительно оси феррорельса. Результаты исследований показывают высокую эффективность использования методологии решения обратных задач при проектировании электромагнитов систем левитации и боковой стабилизации. Предложенный алгоритм оптимального проектирования электромагнитов может быть использован при проектировании подобных устройств в элек- троаппаратостроении.