图解磁悬浮列车原理

磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车，它利用磁力，可以让列车悬浮在空中，从而减少摩擦力，让列车跑的更快，高速磁悬浮列车的速度可达每小时600公里以上，如图1所示。

图1 磁悬浮列车

一、磁悬浮原理

磁铁间会彼此作用，同极性相斥，异极性相吸，利用这个原理，让列车通过电磁力实现与轨道之间的无接触的悬浮，再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行。根据悬浮和推进方式，可以分为常导吸引式型（EMS）和超导推斥型（EDS）方式。

  1.1常导吸引式型（EMS）

EMS以常导磁铁和导轨作为导磁体，用气隙传感器来调节列车与线路之间的悬浮间隙大小，其悬浮间隙大小在8mm-10 mm 左右，其中最典型的是德国的TR07，在上海浦东被商用，如图2所示。

图2 EMS 方式

1.2超导推斥型（EDS）

EDS利用超导磁铁和低温技术，来实现列车与线路之间悬浮运行，悬浮间隙较大，在100mm左右，列车低速时不悬浮，当速度达到100 km/h 时才悬浮起来。它的最高运行速度可以达到1000km/h。列车运行时，给车上线圈超导磁体通电流，产生强磁场，地上线圈与之相切与车辆上超导磁体的磁场方向相反，两个磁场产生排斥力。当排斥力大于车辆重量时，车辆就浮起来，如图3所示。

图3 EDS 方式

二、推进原理

磁悬浮列车推进系统的原理，就是把旋转电机展开成直线电机。展开以后，其传动方式也就由旋转运动变为直线运动。直线电机又分为短定子异步直线电机和长电定子同步直线电机两种形式。

  2.1 短定子异步直线电机推进方式

短定子异步直线电机牵引方式是在车上安装三相电枢绕组，轨道上安装感应轨作为转子，如图4所示，这种方式相对功率偏低，效率低，不利于高速运行。

图4 短定子异步直线电机拖动原理

  2.2 长电定子同步直线电机

长定子同步直线电机，轨道上全线铺设上定子线圈（称为长定子），超导电磁体安装在车辆上，作为直线电机的转子，工作原理和同步电机类似，如图5所示。它的优势是牵引功率大、效率比短定子更高，能够实现更高的牵引速度，是未来的发展方向。

图5 长定子直线电机拖动原理