磁懸浮技術(shù)的來源

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1、磁懸浮技水的來源在1842年，英國物理學(xué)家Eamshaw就提出了磁懸浮的概念，利用磁力使物體處于無接觸懸浮狀態(tài)，單靠永久磁鐵是不能將一個(gè)鐵磁體在所有六個(gè)A由度上都保持在A由穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，應(yīng)當(dāng)采用可控電磁鐵。這一思想成為了之后丌展的磁懸浮列車和電磁軸承研究的主導(dǎo)思想。磁懸浮技術(shù)的發(fā)屣磁懸浮技術(shù)的研究開始于二?I?世紀(jì)二I?年代，它的研究源自于徳國，但是早期由于現(xiàn)代控制理論，電磁學(xué)，電了?技術(shù)發(fā)展的緩慢，導(dǎo)致對(duì)K研究的進(jìn)展相當(dāng)緩慢，20世紀(jì)60年代以來,隨著技術(shù)的發(fā)展，特別是固體技術(shù)的發(fā)展，國際上開始大規(guī)模研究磁懸浮技術(shù)，發(fā)展最成熟的是磁懸浮列車和磁懸浮軸

2、承。磁懸浮列車根裾懸浮原理的不同分為常導(dǎo)型和超導(dǎo)型兩大類前蕎以徳國商速常導(dǎo)磁浮列車Tnmsrapid為代表，后者以円本磁懸浮列車為代表磁懸浮軸承人體分為傳統(tǒng)的磁懸浮軸承（需要位置傳感器）和無傳感器的磁懸浮軸承。1969年，德國牽引機(jī)車公司的馬法伊研制出小型磁懸浮列車系統(tǒng)模型在1km軌道上時(shí)速達(dá)165km。1994年，U木研制的電動(dòng)磁懸浮列車在74km長的軌道上時(shí)速達(dá)431km。1999年，LI木的超異磁懸浮列車時(shí)速達(dá)到552km。德國經(jīng)過20年的努力，技術(shù)上已趨成熟,已具有建造運(yùn)營線路的水下。原計(jì)劃在漢堡和柏林之間修建的第一條吋速為400km的磁懸浮鐵路

3、，總長度為248km,預(yù)計(jì)2003年正式投入營運(yùn)。但由于資金計(jì)劃問題，2002年宣布停止了這一計(jì)劃。我國磁懸浮列車研究工作起步較遲，1989年3刀，國防科技大學(xué)研制出我國第一臺(tái)磁懸浮試驗(yàn)樣車。1995年，我W笫一條磁懸浮列車試驗(yàn)線在兩南交通大學(xué)成立，并且成功實(shí)施了穩(wěn)定懸浮、導(dǎo)向、驅(qū)動(dòng)控制、載人運(yùn)行等時(shí)速為300km的試驗(yàn)。四南交通大學(xué)這條實(shí)驗(yàn)線的建成，標(biāo)志著我國營經(jīng)掌握了制造磁懸浮列車的技術(shù)，上海鋪沒的磁懸浮鐵路，使我國將成為世界上笫一個(gè)具有磁懸浮運(yùn)營鐵路的國家。磁懸浮乎臺(tái)隨著現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，高精密加工的需求越來越多，例如半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，微電了技術(shù),生

4、物細(xì)胞等都需要高精密定位平臺(tái)，它們的研究需要超精密運(yùn)動(dòng)控制性能和超沽凈生產(chǎn)環(huán)境等，因此，傳統(tǒng)的工作T臺(tái)面臨巨大的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的工作臺(tái)部件間的運(yùn)動(dòng)副摩擦?xí)?dǎo)致定位精度低，響應(yīng)速度緩慢，從而不能顧及工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)性能的高精度與運(yùn)行速度，如果利川氣浮支撐定位平臺(tái)，如荷蘭開發(fā)的氣浮結(jié)構(gòu)定位平臺(tái)，釆用氣壓伺服系統(tǒng)與壓電驅(qū)動(dòng)器相結(jié)合的伺服定位系統(tǒng)，扯然消除丁摩擦，但足由于其結(jié)構(gòu)龐大雜，支撐剛度小，以致平臺(tái)承載能力和抗沖擊能力較低，使得承載能力和抗沖擊能力降低，外限制了定位精度的提高，所以這些定位〒臺(tái)都難以滿足K一代超精密加工的要求，此外，摩擦非線性也是限制精度的一個(gè)重耍原

5、因，為了解決這一系列的問題，磁懸浮平臺(tái)的研究4:國內(nèi)外掀起了高潮，它是一種無接觸支撐的技術(shù)，在電機(jī)繞組產(chǎn)生的勵(lì)磁磁場與永磁體產(chǎn)生的永磁磁場相互作用下，關(guān)鍵部件既可產(chǎn)生懸浮力乂可提供電磁驅(qū)動(dòng)力，其中懸浮力使運(yùn)動(dòng)部件相對(duì)支承部件始終保持處于無接觸懸浮狀態(tài)，電磁驅(qū)動(dòng)力用以驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件精確定位的超精密?位系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)變得簡單，有精度要求的部件大為減少，因此，磁懸浮定位?〒臺(tái)可實(shí)現(xiàn)多自曲度，大范圍的超精密運(yùn)動(dòng)且相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面問沒奮接觸，徹底消除了爬行現(xiàn)象，也沒奮因磨損和接觸疲勞所產(chǎn)生的精度下降和壽命問題，完美的解決/摩擦非線性的問題，具冇無需潤滑，無聲，

6、易控，高效，結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，尤W適用于真空工作環(huán)境。磁懸浮〒臺(tái)研發(fā)動(dòng)態(tài)磁懸浮工作臺(tái)是通過電磁原理將工作臺(tái)穩(wěn)定的懸浮于半空屮，國內(nèi)外許多研究者對(duì)此進(jìn)行了深入的研究并且設(shè)計(jì)了很多不同結(jié)構(gòu)的磁懸浮工作臺(tái)。按照磁懸浮定位平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)維度可分為：一維，二維和三維的磁懸浮平臺(tái)，其中一維磁懸浮?T臺(tái)多是應(yīng)川在直線電機(jī)屮，其動(dòng)子部件采用磁軸承式結(jié)構(gòu)或足導(dǎo)軌式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)磁浮支撐,其中導(dǎo)軌式有u型和v型，二維磁懸浮定位平臺(tái)（也稱為磁懸浮平而電機(jī)）的運(yùn)用較為廣泛，采用z向磁浮支撐加平而電機(jī)可實(shí)現(xiàn)平而定位運(yùn)動(dòng)（xy和Rz）;三維磁懸浮平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)空閩（6個(gè)￡）由度）定位運(yùn)動(dòng)根裾懸浮力

7、和驅(qū)動(dòng)力是否由同一部件提供，磁懸浮定位平臺(tái)可分為兩類：一類是懸浮力和驅(qū)動(dòng)力由同一部件提供，故結(jié)構(gòu)簡單，但該結(jié)構(gòu)未能完全實(shí)現(xiàn)懸浮力和推力間的解耦，懸浮控制和水平推力控制之間ffl互影響，使各ft由度的驅(qū)動(dòng)裝置之間產(chǎn)生耦合和諸多不確定性，這就使控制較復(fù)雜，例如圖I是1995年，美國麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)了世界上第一個(gè)山pq臺(tái)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的磁懸浮定位平臺(tái)，它采用Halbach永磁體陣列方式，與定子線閱既產(chǎn)生水平驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)也產(chǎn)生懸浮力，最人行程可達(dá)50mmX50mm,通過對(duì)每臺(tái)直線電機(jī)的控制以及它們之間的協(xié)調(diào)控制，可以實(shí)現(xiàn)六tl由度精密運(yùn)動(dòng)。還有荷蘭埃因粗溫火學(xué)的學(xué)

8、者們?cè)O(shè)計(jì)的TU型六ft由度磁浮定位平臺(tái)，其定子為U形結(jié)構(gòu)，T形動(dòng)子迕U形空間中運(yùn)