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磁悬浮原理(磁悬浮原理讲解视频)

磁悬浮原理, 磁悬浮的原理是什么?不知道小伙伴们今天来看看边肖的分享吧!

磁悬浮利用磁场同名且互相排斥的原理。通过控制斥力的大小和方向,使斥力和重力相等,上面的磁铁悬浮在空中。

磁悬浮技术系统由转子、传感器、控制器和执行器组成,其中执行器包括电磁铁和功率放大器。假设转子在参考位置受到向下扰动,就会偏离其参考位置。

此时,传感器检测转子相对于参考点的位移,作为控制器的微处理器将检测到的位移转换成控制信号,然后功率放大器将该控制信号转换成控制电流,控制电流在致动器磁体中产生磁力,从而驱动转子回到原来的平衡位置。因此,

无论转子受到向下还是向上的扰动,转子总能处于稳定的平衡状态。

磁悬浮原理讲解视频

磁悬浮的分类:

防磁悬浮

1842年,英国物理学家恩肖在研究静电力作用下的点质点组的稳定静态问题时提出了著名的恩肖理论,后来扩展到满足平方反比定律的力场中物体的静态平衡问题。

恩肖指出,物体处于稳定的静态需要两个条件,即物体在平衡点处的合力为零,且合力在平衡点处的通量小于零。第二个条件,即合成通量小于零,保证了物体的动态稳定性,也就是说,在物体被扰动后,

合力还是指向平衡点。

根据恩肖的理论,永磁体之间或永磁体与铁磁材料之间不可能产生稳定的磁悬浮,因为永磁体之间的力满足平方反比关系。

Earnshaw理论中的两个条件后来被Braunbeck在1939年应用于磁介质或电介质在磁场或电场中的稳定性。布鲁贝克指出,相对磁导率小于1的磁介质在静磁场中可以保持稳定。

相对磁导率小于1的磁性材料通常会变成反磁性的,这种磁悬浮通常称为反磁悬浮。然而,反磁性材料的磁化率的绝对值往往很小。磁化率最大的抗磁性材料是热解碳,其磁化率为-400e-6,所以抗磁性悬浮液往往需要一个比较强的磁场。

金属金属如铋、锑、水和大多数有机物质都是反磁性的。2010年诺贝尔物理学奖得主安德烈海姆于1997年首次用16T的磁场成功悬浮了一只青蛙。

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超导排斥悬浮

当超导体除了抗磁性材料外都处于超导状态时,由于梅斯纳效应磁通量不能穿透超导体,其磁化率等于-1,所以满足布鲁贝克推论的条件。这种悬浮叫做超导体排斥悬浮。

超导固定悬架

对于非理想的第二类超导体,具有钉扎效应。当非理想第二类超导体处于混合态时,非理想第二类超导体可以捕获并钉扎磁力线,与磁场产生钉扎力,利用钉扎效应产生磁悬浮,称为钉扎悬浮或量子悬浮。

涡流悬浮

对于常规磁介质,如弱磁性材料,其相对磁导率接近1。当其表面或内部产生涡流时,相当于反磁效应,使物体的等效相对磁导率小于1。当然,涡流悬浮也可以用楞次定律来解释。

涡流悬浮通常采用交流电源、电磁铁和铜、铝等导电弱磁性材料作为悬浮物体。

电悬浮

电悬浮也是涡流的原理,但涡流不是磁源交替产生的,而是磁铁和弱磁性材料之间的相对运动产生的。例如,如果磁体(永磁体或超导磁体)在铝板或铜板上快速移动,铝板或铜板上会感应出涡电流。

涡流阻碍磁铁、铜板、铝板的相对运动,产生运动方向的磁阻和垂直方向的浮力。

主动控制悬架

悬架主动控制是针对不能自稳定的悬架系统的闭环控制方法,是一种针对悬架稳定性的悬架技术。电磁吸力悬浮是一种主动控制悬浮。

此外,还有谐振悬挂、自旋稳定悬挂等各种悬挂技术。

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