磁懸浮技術(shù)（磁力克服重力使物體懸浮的技術(shù)）
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磁懸浮技術(shù)
磁力克服重力使物體懸浮的技術(shù)
磁懸浮技術(shù)（英文：electromagnetic levitation， electromagnetic suspension）簡(jiǎn)稱(chēng)EML技術(shù)或EMS技術(shù))是指利用磁力克服重力使物體懸浮的一種技術(shù)。
磁懸浮技術(shù)實(shí)現形式比較多，主要可以分為系統自穩的被動(dòng)懸浮和系統不能自穩的主動(dòng)懸浮等。
磁懸浮列車(chē)是由無(wú)接觸的磁力支承、磁力導向和線(xiàn)性驅動(dòng)系統組成的新型交通工具，主要有超導電動(dòng)型磁懸浮列車(chē)、常導電磁吸力型高速磁懸浮列車(chē)以及常導電磁吸力型中低速磁懸浮。
基本信息
| 中文名 | 磁懸浮技術(shù) |
| 外文名 | electromagnetic levitation |
| 時(shí)間 | 1900年初 |
| 主要包括 | 電磁懸浮、光懸浮、聲懸浮 |
| 分類(lèi) | 主動(dòng)懸浮、被動(dòng)懸浮等 |
展開(kāi)
歷史
國際
1842年，英國物理學(xué)家Earnshaw就提出了磁懸浮的概念，同時(shí)指出：?jiǎn)慰坑谰么盆F是不能將一個(gè)鐵磁體在所有六個(gè)自由度上都保持在自由穩定的懸浮狀態(tài)。
1900年初，美國，法國等專(zhuān)家曾提出物體擺脫自身重力阻力并高效運營(yíng)的若干猜想--也就是磁懸浮的早期模型。并列出了無(wú)摩擦阻力的磁懸浮列車(chē)使用的可能性。然而，當時(shí)由于科學(xué)技術(shù)以及材料局限性磁懸浮列車(chē)只處于猜想階段，未提出一個(gè)切實(shí)可行的辦法來(lái)實(shí)現這一目標。
1937年，德國的赫爾曼·肯佩爾申請了磁懸浮列車(chē)這一的專(zhuān)利。
20世紀60年代，世界上出現了3個(gè)載人的氣墊車(chē)實(shí)驗系統，它是最早對磁懸浮列車(chē)進(jìn)行研究的系統。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，特別是固體電子學(xué)的出現，使原來(lái)十分龐大的控制設備變得十分輕巧，這就給磁懸浮列車(chē)技術(shù)提供了實(shí)現的可能。1969年，德國牽引機車(chē)公司的馬法伊研制出小型磁懸浮列車(chē)系統模型，以后命名為T(mén)R01型，該車(chē)在1km軌道上時(shí)速達165km，這是磁懸浮列車(chē)發(fā)展的第一個(gè)里程碑。
1966年，美國科學(xué)家詹姆斯·鮑威爾和戈登·丹比提出了第一個(gè)具有實(shí)用性質(zhì)的磁懸浮運輸系統。
在20世紀70、80年代，磁懸浮列車(chē)系統繼續在德國蒂森亨舍爾測試和實(shí)施運行。德國開(kāi)始命名這套磁懸浮系統為“磁懸浮”。
1970年代以后，隨著(zhù)世界工業(yè)化國家經(jīng)濟實(shí)力的不斷加強，為提高交通運輸能力以適應其經(jīng)濟發(fā)展的需要，德國、日本、美國、加拿大、法國、英國等發(fā)達國家相繼開(kāi)始籌劃進(jìn)行磁懸浮運輸系統的開(kāi)發(fā)。
在制造磁懸浮列車(chē)的角逐中，日本和德國是兩大競爭對手。1994年2月24日，日本的電動(dòng)懸浮式磁懸浮列車(chē)，在宮崎一段74km長(cháng)的試驗線(xiàn)上，創(chuàng )造了時(shí)速430km的日本最高記錄。1999年4月日本研制的超導磁懸浮列車(chē)在實(shí)驗線(xiàn)上達到時(shí)速550 km，德國經(jīng)過(guò)20年的努力，技術(shù)上已趨成熟，已具有建造運營(yíng)線(xiàn)路的水平。原計劃在漢堡和柏林之間修建第一條時(shí)速為400 km的磁懸浮鐵路，總長(cháng)度為248 km，預計2003年正式投入營(yíng)運，但由于資金計劃和輻射健康問(wèn)題，2002年宣布停止了這一計劃。
2009年時(shí)，國內外研究的熱點(diǎn)是磁懸浮軸承和磁懸浮列車(chē)，而應用最廣泛的是磁懸浮軸承。它的無(wú)接觸、無(wú)摩擦、使用壽命長(cháng)、不用潤滑以及高精度等特殊的優(yōu)點(diǎn)引起世界各國科學(xué)界的特別關(guān)注，國內外學(xué)者和企業(yè)界人士都對其傾注了極大的興趣和研究熱情。
磁懸浮是利用懸浮磁力使物體處于一個(gè)無(wú)摩擦、無(wú)接觸懸浮的平衡狀態(tài)，磁懸浮看起來(lái)簡(jiǎn)單，但是具體磁懸浮懸浮特性的實(shí)現卻經(jīng)歷了一個(gè)漫長(cháng)的歲月。由于磁懸浮技術(shù)原理是集電磁學(xué)、電子技術(shù)、控制工程、信號處理、機械學(xué)、動(dòng)力學(xué)為一體的典型的機電一體化高新技術(shù)。伴隨著(zhù)電子技術(shù)、控制工程、信號處理元器件、電磁理論及新型電磁材料的發(fā)展和轉子動(dòng)力學(xué)的進(jìn)一步的研究，磁懸浮隨之解開(kāi)了其神秘一方面。
中國
1986年，西南交通大學(xué)就率先召開(kāi)了磁浮技術(shù)與磁浮列車(chē)技術(shù)研究大會(huì )，成為國內較早啟動(dòng)該領(lǐng)域研究的高?？蒲袉挝?。在1988年，交大磁浮團隊完成了單自由度鐵球懸浮實(shí)驗，對電磁吸力懸浮原理有了本質(zhì)的認識。
1989年3月，國防科技大學(xué)研制出中國第一臺磁懸浮試驗樣車(chē)。
1994年10月，連級三教授帶領(lǐng)的研究團隊成功地研制出了第一輛可載人4噸磁浮車(chē)及其試驗線(xiàn)，并實(shí)現了系統的穩定懸浮與運行，這是在磁浮列車(chē)領(lǐng)域的首次突破，標志著(zhù)開(kāi)始擁有自主知識產(chǎn)權的磁浮列車(chē)技術(shù)。該項目1996年通過(guò)科技成果鑒定，并獲該年度鐵道部科技進(jìn)步二等獎和1997年度國家科技進(jìn)步三等獎。
1995年，中國第一條磁懸浮列車(chē)試驗線(xiàn)在西南交通大學(xué)建成，并且成功進(jìn)行了穩定懸浮、導向、驅動(dòng)控制和載人運行等時(shí)速為30.0 km的試驗。西南交通大學(xué)這條試驗線(xiàn)的建成，標志中國已經(jīng)掌握制造磁懸浮列車(chē)的技術(shù)。
1997年3月，青城山磁浮車(chē)工程試驗線(xiàn)的可行性研究通過(guò)國家科委工業(yè)科技司組織的專(zhuān)家評審；
1998年，青城山磁浮列車(chē)工程試驗示范線(xiàn)工程立項，并開(kāi)始籌備建設青城山磁浮列車(chē)工程試驗線(xiàn)；
2001年，開(kāi)始動(dòng)工修建長(cháng)430m的青城山磁浮列車(chē)工程試驗線(xiàn)。
2005年，西南交通大學(xué)與上海磁浮交通工程技術(shù)中心簽訂了“上海城軌磁浮列車(chē)車(chē)輛總體設計”合同，并于次年3月又簽訂了“上海低速（城軌）磁浮交通試驗線(xiàn)工程懸浮控制設備供貨及服務(wù)”合同，全面參加上海城軌磁浮試驗線(xiàn)磁浮列車(chē)研制。該試驗列車(chē)為三節編組，為全新結構設計并創(chuàng )下多個(gè)“首次”：國內首次采用整體電磁鐵結構，首次采用五懸浮架結構，首次采用DC330V懸浮電源，首次采用三選二懸浮傳感器，列車(chē)最高運行速度100km/h。
2008年和2009年，西南交通大學(xué)又與中國南車(chē)股份有限公司簽訂“中低速磁浮交通系統方案設計研究”合同，與南車(chē)株洲電力機車(chē)有限公司簽訂“中低速磁浮列車(chē)方案設計研究”合同。攻關(guān)中，交大團隊在系統設計首次提出了適用于中國國情的1860mm軌距和2800mm車(chē)寬。這標志著(zhù)西南交通大學(xué)在聯(lián)合企業(yè)推進(jìn)中低速磁浮列車(chē)產(chǎn)業(yè)化的工作中又邁進(jìn)一步。
為進(jìn)一步推動(dòng)中低速磁浮列車(chē)工程化，西南交大與南車(chē)株洲電力機車(chē)有限公司于2011年又簽訂了“常導短定子異步驅動(dòng)懸浮架試驗車(chē)懸浮控制系統研制”和“常導短定子異步驅動(dòng)中低速磁浮列車(chē)系統設計與試驗研究”合同；于2011年簽訂了“常導短定子異步驅動(dòng)中低速磁浮列車(chē)懸浮控制系統”，全面參加了株洲中低速磁浮列車(chē)的研制。
2012年1月20日，中低速磁浮列車(chē)在南車(chē)株洲電力機車(chē)有限公司內下線(xiàn)，這是一條按商業(yè)運行條件設計的磁浮列車(chē)及試驗線(xiàn)路，磁浮列車(chē)運行速度100km/h，能適應試驗線(xiàn)各種曲線(xiàn)及坡道的要求。
2013年由錢(qián)清泉院士牽頭的中國工程院“中低速磁浮交通技術(shù)與系統發(fā)展戰略研究”項目立項，項目研究匯聚國內磁浮領(lǐng)域的院士專(zhuān)家，包括電氣工程學(xué)院和牽引動(dòng)力國家重點(diǎn)實(shí)驗室相關(guān)專(zhuān)家教授，對中低速磁浮交通的發(fā)展戰略進(jìn)行了深入研究，論證了發(fā)展中低速磁浮必在性和戰略意義，進(jìn)一步推動(dòng)了長(cháng)沙中低速磁浮工程應用線(xiàn)的建設。
2015年12月26日試運行的長(cháng)沙高鐵南站至黃花機場(chǎng)的18.55km“長(cháng)沙磁浮快線(xiàn)”采用了此前西南交大與南車(chē)株洲電力機車(chē)有限公司研制的中低速磁浮列車(chē)系統技術(shù)，該列車(chē)懸浮系統核心技術(shù)由西南交通大學(xué)提供。
上海磁浮列車(chē)（Shanghai Maglev Train）是服務(wù)于中國上海市的磁浮系統。2001年年1月，上海磁浮列車(chē)工程項目啟動(dòng)；3月1日，上海磁浮列車(chē)示范運營(yíng)線(xiàn)工程舉行開(kāi)工儀式；9月，上海磁浮列車(chē)工程進(jìn)入技術(shù)攻堅關(guān)鍵性階段；11月，上海磁浮列車(chē)龍陽(yáng)路站架梁成功。2002年2月，上海磁浮列車(chē)系統設備安裝全面展開(kāi)；7月，上海磁浮列車(chē)進(jìn)行系統調試，軌道梁制作完成；8月，上海磁浮列車(chē)首批三節車(chē)廂運抵上海；9月，首列上海磁浮列車(chē)上線(xiàn)參加綜合調試；11月2日，上海磁浮列車(chē)示范運營(yíng)線(xiàn)首根軌道梁起運；12月31日，上海磁浮列車(chē)示范運營(yíng)線(xiàn)舉行了通車(chē)典禮。2003年10月11日，上海磁浮列車(chē)示范運營(yíng)線(xiàn)開(kāi)始開(kāi)放運行。2004年1月29日，上海磁浮列車(chē)示范運營(yíng)線(xiàn)開(kāi)始全天對外試運行。2006年4月27日，上海磁浮列車(chē)示范運營(yíng)線(xiàn)正式投入商業(yè)運營(yíng)。2007年4月26日，上海磁浮列車(chē)示范運營(yíng)線(xiàn)通過(guò)國家驗收。截至2006年4月，上海磁浮列車(chē)共開(kāi)通1條線(xiàn)路，線(xiàn)路總長(cháng)30千米，采用磁浮系統，共計2座車(chē)站投入運營(yíng)。截至2017年9月5日，上海磁浮列車(chē)總計運輸乘客5000萬(wàn)人次、安全運行1688萬(wàn)千米。
原理
磁懸浮技術(shù)的系統，是由轉子、傳感器、控制器和執行器4部分組成，其中執行器包括電磁鐵和功率放大器兩部分。假設在參考位置上，轉子受到一個(gè)向下的擾動(dòng)，就會(huì )偏離其參考位置，這時(shí)傳感器檢測出轉子偏離參考點(diǎn)的位移，作為控制器的微處理器將檢測的位移變換成控制信號，然后功率放大器將這一控制信號轉換成控制電流，控制電流在執行磁鐵中產(chǎn)生磁力，從而驅動(dòng)轉子返回到原來(lái)平衡位置。因此，不論轉子受到向下或向上的擾動(dòng)，轉子始終能處于穩定的平衡狀態(tài)。
分類(lèi)
抗磁質(zhì)懸浮
1842年，英國物理學(xué)家Earnshow在研究點(diǎn)粒子集在靜電力作用下的穩定靜止問(wèn)題時(shí)提出著(zhù)名的恩肖理論，這個(gè)定理后來(lái)被推廣到滿(mǎn)足平方反比例定律力場(chǎng)中的物體靜止平衡問(wèn)題。
恩肖指出，物體處于穩定的靜止狀態(tài)需要兩個(gè)條件，物體在平衡點(diǎn)處合力為零同時(shí)物體在平衡點(diǎn)處合力的通量小于零。其中第二條件，合力通量小于零保證了物體的動(dòng)態(tài)穩定，也就是物體受到擾動(dòng)后，所受到的合力仍然指向平衡點(diǎn)。
對于永磁體與鐵磁質(zhì)、永磁體之間的作用力滿(mǎn)足平方反比關(guān)系，所以根據恩肖理論，永磁體之間或者永磁體與鐵磁質(zhì)之間是不可能產(chǎn)生穩定的磁懸浮的。
恩肖理論中的兩個(gè)條件后來(lái)被布魯貝克（Braunbeck）于1939年應用于磁介質(zhì)或者電介質(zhì)在磁場(chǎng)或者電場(chǎng)中的穩定問(wèn)題。布魯貝克指出對于相對磁導率小于1的磁介質(zhì)可以在靜磁場(chǎng)中保持穩定。
相對磁導率小于1的磁材料，通常成為抗磁質(zhì)，這種磁懸浮通常稱(chēng)為抗磁質(zhì)懸浮。但是抗磁質(zhì)的磁化率絕對值往往很小，目前磁化率最大的抗磁質(zhì)為熱解碳，其磁化率為-400e-6，所以抗磁質(zhì)懸浮往往需要比較強的磁場(chǎng)。金屬金屬鉍、銻、水以及絕大多數的有機物都是抗磁質(zhì)，2010年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者安德烈- 蓋姆在1997首次成功用16T的磁場(chǎng)將一只青蛙懸浮。
超導斥力懸浮
超導釘扎懸浮
對于非理想第二類(lèi)超導體來(lái)說(shuō)，其具有釘扎效應，當非理想第二類(lèi)超導體處于混合態(tài)時(shí)，非理想第二類(lèi)超導體可以俘獲并釘扎磁力線(xiàn)，與磁場(chǎng)產(chǎn)生釘扎力，利用釘扎效應也可以產(chǎn)生磁懸浮，這種懸浮稱(chēng)為釘扎懸浮或者量子懸浮。
渦流懸浮
對于常規磁介質(zhì)，比如弱磁性材料，其相對磁導率接近于1，當其表面或者內部產(chǎn)生渦流時(shí)，相當于產(chǎn)生抗磁效應，使物體等效相對磁導率小于1。當然渦流懸浮也可以利用，楞次定律來(lái)解釋。渦流懸浮通常使用交流電源、電磁鐵和導電的弱磁材料比如銅、鋁作為懸浮物體。
電動(dòng)懸浮
電動(dòng)懸浮也是渦流原理，但是渦流的產(chǎn)生并不是因為磁源交變，而是因為磁體與弱磁性材料之間發(fā)生相對移動(dòng)。比如，磁體（永磁體或者超導磁體）在鋁板或者銅板上快速移動(dòng)，那么鋁板或者銅板上會(huì )感應渦流，渦流阻礙磁體與銅板與鋁板的相對運動(dòng)，運動(dòng)方向產(chǎn)生磁阻力，垂直方向產(chǎn)生使物體可以懸浮浮力。
主動(dòng)控制懸浮
主動(dòng)控制懸浮是對不能夠自穩的懸浮系統采用閉環(huán)控制的方法是懸浮穩定的一種懸浮技術(shù)。電磁吸力懸浮是主動(dòng)控制懸浮的一種。
此外還有諧振懸浮、自旋穩定懸浮等多種形式的懸浮技術(shù)。
技術(shù)
空間技術(shù)
隨著(zhù)航天事業(yè)的發(fā)展，模擬微重力環(huán)境下的空間懸浮技術(shù)已成為進(jìn)行相關(guān)高科技研究的重要手段。至2012年的懸浮技術(shù)主要包括電磁懸浮、光懸浮、聲懸浮、氣流懸浮、靜電懸浮、粒子束懸浮等，其中電磁懸浮技術(shù)比較成熟。
一般習慣叫electromagnetic suspension (EMS)。它的主要原理是利用高頻電磁場(chǎng)在金屬表面產(chǎn)生的渦流來(lái)實(shí)現對金屬球的懸浮。將一個(gè)金屬樣品放置在通有高頻電流的線(xiàn)圈上時(shí)，高頻電磁場(chǎng)會(huì )在金屬材料表面產(chǎn)生一高頻渦流，這一高頻渦流與外磁場(chǎng)相互作用，使金屬樣品受到一個(gè)洛淪茲力的作用。在合適的空間配制下，可使洛淪茲力的方向與重力方向相反，通過(guò)改變高頻源的功率使電磁力與重力相等，即可實(shí)現電磁懸浮。一般通過(guò)線(xiàn)圈的交變電流10^4-10^6Hz。
同時(shí)，金屬上的渦流所產(chǎn)生的焦耳熱可以使金屬熔化，從而達到無(wú)容器熔煉金屬的目的。至2012年，在空間材料的研究領(lǐng)域，EML技術(shù)在微重力、無(wú)容器環(huán)境下晶體生長(cháng)、固化、成核及深過(guò)冷問(wèn)題的研究中發(fā)揮了重要的作用。
至2012年世界上有三種類(lèi)型的磁懸浮。一是以德國為代表的常導電式磁懸浮，二是以日本為代表的超導電動(dòng)磁懸浮，這兩種磁懸浮都需要用電力來(lái)產(chǎn)生磁懸浮動(dòng)力。而第三種，就是中國的永磁懸浮，它利用特殊的永磁材料，不需要任何其他動(dòng)力支持。
中國技術(shù)
2006年8月17日，“中華01號”永磁懸浮路車(chē)模型在大連舉行的2006中國國際專(zhuān)利技術(shù)與產(chǎn)品交易會(huì )上亮相。該模型是大連3000米永磁懸浮試驗線(xiàn)路的仿真微縮，專(zhuān)為城市之間的區域交通設計。列車(chē)在高架的磁軌上運行，設計時(shí)速230公里，既可貨運，又可客運，適用于大都市圈的交通運輸。據半島晨報報道 只有在小說(shuō)、科幻電影中才能見(jiàn)到的“大玩具”列車(chē)馬上就要出現在大連人身邊了。，3000米永磁懸浮試驗線(xiàn)擬定年底在開(kāi)發(fā)區建設。2006年8月17日上午，在大連世界博覽廣場(chǎng)舉辦的
“2006年中國國際專(zhuān)利技術(shù)與產(chǎn)品交易會(huì )”上，“中華01號”1/10槽軌永磁懸浮微縮路-車(chē)格外引人注目。該車(chē)按照1/10比例微縮，幾何尺寸按實(shí)車(chē)微縮；路橋結構、軌道結構、車(chē)輛結構與懸浮功能為仿真微縮。在技術(shù)人員的操作下，懸浮在槽軌上的微縮列車(chē)十分輕巧“跑”起來(lái)，啟動(dòng)、剎車(chē)十分靈活并且悄無(wú)聲息。據了解，至2012年，世界上有3種類(lèi)型磁懸浮技術(shù)，即日本的超導電動(dòng)磁懸浮、德國的常導電磁懸浮和中國的永磁懸浮。永磁懸浮技術(shù)是中國大連擁有核心及相關(guān)技術(shù)發(fā)明專(zhuān)利的原始創(chuàng )新技術(shù)。據技術(shù)人員介紹，日本和德國的磁懸浮列車(chē)在不通電的情況下，車(chē)體與槽軌是接觸在一起的，而利用永磁懸浮技術(shù)制造出的磁懸浮列車(chē)在任何情況下，車(chē)體和軌道之間都是不接觸的。中國永磁懸浮與國外磁懸浮相比有五大方面的優(yōu)勢：一是懸浮力強。二是經(jīng)濟性好。三是節能性強。四是安全性好。五是平衡性穩定。槽軌永磁懸浮是專(zhuān)為城市之間的區域交通設計的，列車(chē)在高架的槽軌上運行，設計時(shí)速230公里，既可客運，又可貨運。大連磁谷科技研究所有限公司蘇珣總經(jīng)理告訴記者，3000米永磁懸浮列車(chē)線(xiàn)路預計在至2011年年底建設，地點(diǎn)擬定在開(kāi)發(fā)區。2010年4月8日，中國首輛高速磁懸浮國產(chǎn)車(chē)在成都交付。該樣車(chē)由中航工業(yè)成都飛機工業(yè)（集團）有限公司制造，標志著(zhù)該企業(yè)已經(jīng)具備了磁懸浮車(chē)輛國產(chǎn)化、整車(chē)集成和制造能力。該高速磁浮列車(chē)可以達到每小時(shí)100公里。中航工業(yè)成飛此次交付的車(chē)輛是參照德國轉讓技術(shù)，按照上海磁浮公司的改進(jìn)方案要求研制的第一輛工程化樣車(chē)，在上海編組成列后，投入上海示范線(xiàn)的商業(yè)營(yíng)運，并有望在世博會(huì )期間投入使用。2021年10月，“羲和號”高性能技術(shù)衛星平臺在軌試驗成功后，是世界上首次將磁懸浮技術(shù)在航天器上進(jìn)行工程應用。
優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
磁懸浮列車(chē)有許多優(yōu)點(diǎn)：列車(chē)在鐵軌上方懸浮運行，鐵軌與車(chē)輛不接觸，不但運行速度非?？?，可以超過(guò)500 千米/小時(shí)，；無(wú)噪音，不排出有害的廢氣，有利于環(huán)境保護。由于無(wú)需車(chē)輪，不存在輪軌摩擦而產(chǎn)生的輪對磨損，減少了維護工作量和經(jīng)營(yíng)成本。
它是21 世紀理想的超級特別快車(chē)，世界各國都十分重視發(fā)展磁懸浮列車(chē)。至2012年，中國和日本、德國、英、美等國都在積極研究這種車(chē)。日本的超導磁懸浮列車(chē)已經(jīng)過(guò)在軌試驗，即將進(jìn)入實(shí)用階段，運行時(shí)速可達300千米以上。
磁懸浮列車(chē)運行時(shí)與軌道保持一定的間隙（一般為1—10cm），因此運行安全、平穩舒適、無(wú)噪聲，可以實(shí)現全自動(dòng)化運行。磁懸浮列車(chē)的使用壽命可達35年，而普通輪軌列車(chē)只有20—25年。磁懸浮列車(chē)路軌的壽命是80年，普通路軌只有60年。目前的最高時(shí)速是日本磁浮火車(chē)在2003年達到的581公里/小時(shí)。據德國科學(xué)家預測，到20年，磁懸浮列車(chē)采用新技術(shù)后，時(shí)速將達1000公里。而當前中國的輪軌列車(chē)運營(yíng)速度最高時(shí)速為496公里（法國 TGV 電氣火車(chē)最高時(shí)速在2007年的測試中達到過(guò)574.8公里/小時(shí)）。
缺點(diǎn)
在陸地上的交通工具沒(méi)有輪子是很危險的。要克服很大的慣性，只有通過(guò)輪子與軌道的制動(dòng)力來(lái)克服。磁懸浮列車(chē)沒(méi)有輪子，如果突然停電，靠滑動(dòng)摩擦是很危險的。而對于磁懸浮，當遭遇突然停電，采取的是機械臂鎖死軌道強制停車(chē)，這正是磁懸浮相對于輪軌滑動(dòng)摩擦制動(dòng)方式而言會(huì )更加危險，會(huì )導致車(chē)毀人亡的悲劇，國外無(wú)一例建造正是此特點(diǎn)。
此外，磁懸浮列車(chē)又是高架的，發(fā)生事故時(shí)在5米高處救援很困難，沒(méi)有輪子，拖出事故現場(chǎng)困難；若區間停電，其他車(chē)輛、吊機也很難靠近。但是相比較于其他輪軌鐵路，不論高鐵、地鐵，還是輕軌，也同樣是高架的。
2006年，德國磁懸浮控制列車(chē)在試運行途中與一輛維修車(chē)相撞，報道稱(chēng)車(chē)上共29人，當場(chǎng)死亡23人，實(shí)際死亡25人，4人重傷。這說(shuō)明磁懸浮列車(chē)突然情況下的制動(dòng)能力不可靠，不如輪軌列車(chē)。說(shuō)明磁懸浮列車(chē)突然情況下的制動(dòng)能力遠遠比不上輪軌列車(chē)，且安全性沒(méi)有輪軌火車(chē)高（輪軌安全性高數十倍）。
應用
利用“同性相斥，異性相吸”的原理，讓磁鐵具有抗拒地心引力的能力，使車(chē)體完全脫離軌道，懸浮在距離軌道約1厘米處，騰空行駛，創(chuàng )造了近乎“零高度”空間飛行的奇跡。世界第一條磁懸浮列車(chē)示范運營(yíng)線(xiàn)——上海磁懸浮列車(chē)，建成后，從浦東龍陽(yáng)路站到浦東國際機場(chǎng)，三十多公里只需7～8分鐘。上海磁懸浮列車(chē)是“常導磁斥型”（簡(jiǎn)稱(chēng)“常導型”）磁懸浮列車(chē)。是利用“同名磁極相互排斥”原理設計，是一種排斥力懸浮系統，利用安裝在列車(chē)兩側轉向架上的懸浮電磁鐵，和鋪設在軌道上的磁鐵，在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的排斥力使車(chē)輛浮起來(lái)。就是說(shuō)，軌道產(chǎn)生磁力的排斥力與列車(chē)的重力在一個(gè)相應平衡的數據時(shí)，列車(chē)就會(huì )懸浮起來(lái)。
列車(chē)底部及兩側轉向架的頂部安裝電磁鐵，在“工”字軌的上方和上臂部分的下方分別設反作用板和感應鋼板，控制電磁鐵的電流使電磁鐵和軌道間保持1厘米的間隙，讓轉向架和列車(chē)間的排斥力與列車(chē)重力相互平衡，利用磁鐵排斥力將列車(chē)浮起1厘米左右，使列車(chē)懸浮在軌道上運行。這必須精確控制電磁鐵的電流。
懸浮列車(chē)的驅動(dòng)和同步直線(xiàn)電動(dòng)機原理一模一樣。通俗說(shuō)，在位于軌道兩側的線(xiàn)圈里流動(dòng)的交流電，能將線(xiàn)圈變成電磁體，由于它與列車(chē)上的電磁體的相互作用，使列車(chē)開(kāi)動(dòng)。講得更通俗直白一點(diǎn)，相當于電動(dòng)機轉子和定子之間的旋轉運動(dòng)變成了磁懸浮列車(chē)和軌道之間的直線(xiàn)運功。磁懸浮列車(chē)相當于電動(dòng)機的轉子，而軌道相當于電動(dòng)機的定子。
列車(chē)頭部的電磁體N極被安裝在靠前一點(diǎn)的軌道上的電磁體S極所吸引，同時(shí)又被安裝在軌道上稍后一點(diǎn)的電磁體N極所排斥。列車(chē)前進(jìn)時(shí)，線(xiàn)圈里流動(dòng)的電流方向就反過(guò)來(lái)，即原來(lái)的S極變成N極，N極變成S極。周而復始，列車(chē)就向前奔馳。
穩定性由導向系統來(lái)控制?！俺痛懦馐健睂蛳到y，是在列車(chē)側面安裝一組專(zhuān)門(mén)用于導向的電磁鐵。列車(chē)發(fā)生左右偏移時(shí)，列車(chē)上的導向電磁鐵與導向軌的側面相互作用，產(chǎn)生排斥力，使車(chē)輛恢復正常位置。列車(chē)如運行在曲線(xiàn)或坡道上時(shí)，控制系統通過(guò)對導向磁鐵中的電流進(jìn)行控制，達到控制運行目的。
“常導型”磁懸浮列車(chē)的構想由德國工程師赫爾曼 肯佩爾于1922年提出。
“常導型”磁懸浮列車(chē)及軌道和電動(dòng)機的工作原理完全相同。只是把電動(dòng)機的“轉子”布置在列車(chē)上，將電動(dòng)機的“定子”鋪設在軌道上。通過(guò)“轉子”，“定子”間的相互作用，將電能轉化為前進(jìn)的動(dòng)能。電動(dòng)機的“定子”通電時(shí)，通過(guò)電磁感應就可以推動(dòng)“轉子”轉動(dòng)。當向軌道這個(gè)“定子”輸電時(shí)，通過(guò)電磁感應作用，列車(chē)就像電動(dòng)機的“轉子”一樣被推動(dòng)著(zhù)做直線(xiàn)運動(dòng)。
上海磁懸浮列車(chē)時(shí)速430公里，一個(gè)供電區內只能允許一輛列車(chē)運行，軌道兩側25米處有隔離網(wǎng)，上下兩側也有防護設備。轉彎處半徑達8000米，肉眼觀(guān)察幾乎是一條直線(xiàn)；最小的半徑也達1300米。乘客不會(huì )有不適感。軌道全線(xiàn)兩邊50米范圍內裝有目前國際上最先進(jìn)的隔離裝置。
相關(guān)設備
磁懸浮潛水電泵是經(jīng)多年實(shí)踐研制而成的專(zhuān)利產(chǎn)品，它實(shí)現了世界潛水電泵領(lǐng)域重大突破，有效解決了傳統潛水電泵的種種弊端：如轉換效率偏低、耗電過(guò)高、揚程受限、軸承易損、檢修頻繁等。廣泛應用于工礦企業(yè)的供排水、農田灌溉及高原、山區供水等領(lǐng)域。
磁懸浮潛水電泵是世界首創(chuàng )的專(zhuān)利技術(shù)產(chǎn)品，它以獨有的專(zhuān)利技術(shù)改變了潛水電泵的制造工藝，轉換效率達到令人震驚的新水平，創(chuàng )造了巨大節能降耗效益。
磁懸浮潛水電泵解決了制約世界潛水電泵領(lǐng)域發(fā)展的軸向力問(wèn)題，潛水電泵的揚程有了突破性提高，填補了超高揚程(單機揚程設計到上千米)和超大流量(高承載)潛水電泵的市場(chǎng)空白；揚程、流量曲線(xiàn)趨于平緩。其轉換效率、單機最高揚程均居世界領(lǐng)先地位。
磁懸浮潛水電泵是新一代潛水電泵，它實(shí)現了立軸磁懸浮(在不同工況下保持高效率)、不磨損，使用時(shí)間及檢修周期延長(cháng)數倍，省去頻繁的定期檢修工作，可連續運轉數萬(wàn)小時(shí)，節省維修、檢修費用。
磁懸浮潛水電泵通過(guò)了國家級試驗室、山東省泵類(lèi)產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心檢測。試驗數據證明，磁懸浮潛水電泵的轉換效率超過(guò)傳統潛水電泵，用戶(hù)使用情況結合實(shí)驗數據及領(lǐng)域內對比，進(jìn)一步證明其高效節能、轉換效率世界領(lǐng)先、單機揚程世界領(lǐng)先及高承載、超大流量、免檢修、長(cháng)壽命等特點(diǎn)！
磁懸浮無(wú)負壓供水系統
磁懸浮智能無(wú)負壓供水系統是一種加壓供水機組直接與市政供水管網(wǎng)聯(lián)接、在市政管網(wǎng)剩余壓力基礎上串聯(lián)疊壓供水而確保市政管網(wǎng)壓力不小于設定保護壓力的二次加壓供水系統。
磁懸浮智能無(wú)負壓供水系統是在二次加壓供水系統運行過(guò)程中防止了負壓產(chǎn)生，消除機組運行對市政管網(wǎng)的影響，在保證不影響附近用戶(hù)用水的前提下實(shí)現安全、可靠、平穩、持續供水。
磁懸浮智能無(wú)負壓供水系統具有以下優(yōu)勢：
1、節能效果更加明顯。磁懸浮智能無(wú)負壓供水系統采用了磁懸浮技術(shù)和智能控制系統，相比傳統的無(wú)負壓供水設備實(shí)現了10%以上的節能效果。磁懸浮智能無(wú)負壓供水系統和自來(lái)水管網(wǎng)直接串接，在自來(lái)水廠(chǎng)進(jìn)行一次供水管網(wǎng)壓力的條件下在對所需的壓力進(jìn)行疊加，根據壓力的不足，進(jìn)行適當的增加，促使管網(wǎng)的余壓得到充分利用。再用水低峰期階段，供水系統會(huì )智能變頻實(shí)現極低頻率驅動(dòng)，節能效果更加明顯。
2、靜音運行，易揚磁懸浮智能無(wú)負壓供水系統核心機組采用磁懸浮技術(shù)，運行起來(lái)無(wú)噪音污染，為生活創(chuàng )造一個(gè)舒適的安靜的環(huán)境。
3、免檢修、長(cháng)壽命。磁懸浮智能無(wú)負壓供水系統采用獨有的磁懸浮技術(shù)，改變了傳統無(wú)負壓供水設備的制作工藝，不磨損，使用時(shí)間及檢修周期延長(cháng)數倍，省去頻繁的定期檢修工作，節省維修、檢修費用。
4、智能管理，全自動(dòng)化運行。磁懸浮智能無(wú)負壓供水系統實(shí)現智能全自動(dòng)變頻控制的，因此具備停電設備進(jìn)行自動(dòng)關(guān)機，來(lái)電設備進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)機的效果，對故障檢測、技術(shù)診斷及報警提醒等較為完善，促使設備管理及維護過(guò)程中存在相對簡(jiǎn)便的優(yōu)勢。
5、安裝使用簡(jiǎn)單。磁懸浮智能無(wú)負壓供水系統屬于成套供應體系，因此用戶(hù)只需對進(jìn)出口水管進(jìn)行連接即可使用，施工周期短，占地面積小且安裝便捷。
7、有效保障供水。停電時(shí)磁懸浮智能無(wú)負壓供水系統的公共供水管網(wǎng)路與用戶(hù)管網(wǎng)是直接相連，因此在停電時(shí)，雖然無(wú)負壓供水系統停止了運行，但供水公司一次供水壓力也能對用水需求得以滿(mǎn)足。
磁懸浮離心式鼓風(fēng)機
磁懸浮離心式鼓風(fēng)機是風(fēng)機的一種，它是將磁懸浮技術(shù)和高速電機技術(shù)融入傳統風(fēng)機之中所形成的一種高效、節能、環(huán)保的新型鼓風(fēng)機，廣泛應用于工廠(chǎng)、礦井、隧道等的通風(fēng)；城市污水處理；風(fēng)洞風(fēng)源等工業(yè)項目中。
磁懸浮軸承部分的主要功能是實(shí)現轉軸的懸浮。它通過(guò)內置的徑向傳感器和軸向傳感器檢測轉軸的位移信號，將得到信號送入磁懸浮軸承控制器進(jìn)行調 理、運算和放大得到控制電流，再將該控制電流輸入徑向磁軸承和軸向磁軸承，通過(guò)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，又由磁場(chǎng)產(chǎn)生吸力，從而實(shí)現轉軸的懸浮。
磁懸浮技術(shù)
高速電機部分的主要功能是驅動(dòng)轉軸的旋轉。它通過(guò)變頻電源產(chǎn)生頻率可控的交變電流，將此交變電流輸入電機定子產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，帶動(dòng)轉軸高速旋轉。
風(fēng)機部分的主要功能是實(shí)現鼓風(fēng)。隨轉軸一同做高速旋轉的葉輪帶動(dòng)空氣從渦殼的進(jìn)氣口進(jìn)入，空氣在渦殼的導向與增壓作用下便成為具有一定流速與壓力的氣體，最后從渦殼的出氣口鼓出，這就完美地實(shí)現了風(fēng)機的鼓風(fēng)。
前景
隨著(zhù)電子元件的集成化以及控制理論和轉子動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，經(jīng)過(guò)多年的研究工作，國內外對該項技術(shù)的研究都取得了很大的進(jìn)展。但是不論是在理論還是在產(chǎn)品化的過(guò)程中，該項技術(shù)都存在很多的難題，其中磁懸浮列車(chē)的技術(shù)難題是懸浮與推進(jìn)以及一套復雜的控制系統，它的實(shí)現需要運用電子技術(shù)、電磁器件、直線(xiàn)電機、機械結構、計算機、材料以及系統分析等方面的高技術(shù)成果。需要攻關(guān)的是組成系統的技術(shù)和實(shí)現工程化。
磁懸浮軸承面向電力工程的應用也具有廣闊的前景，根據磁懸浮軸承的原理，研制大功率的磁懸浮軸承和飛輪儲能系統以減少調峰時(shí)機組啟停次數；進(jìn)行以磁懸浮軸承系統為基礎的振動(dòng)控制理論的研究，將其應用于汽輪機轉子的振動(dòng)和故障分析中；通過(guò)調整磁懸浮軸承的剛度來(lái)改變汽輪機轉子結構設計的思想，從而改善轉子運行的動(dòng)態(tài)特性，避免共振，提高機組運行的可靠性等，這些都將為解決電力工程中的技術(shù)難題提供嶄新的思路。
國際上對磁懸浮軸承的研究工作也非?；钴S。1988年召開(kāi)了第一屆國際磁懸浮軸承會(huì )議，此后每?jì)赡暾匍_(kāi)一次。1991年，美國航空航天管理局還召開(kāi)了第一次磁懸浮技術(shù)在航天中應用的討論會(huì )。至2012年，美國、法國、瑞士、日本和中國都在大力支持開(kāi)展磁懸浮軸承的研究工作。國際上的這些努力，推動(dòng)了磁懸浮軸承在工業(yè)上的廣泛應用。
國內對磁懸浮軸承的研究工作起步較晚，尚處于實(shí)驗室階段，落后外國他的售價(jià)很高，大大限制了它在工業(yè)上的推廣應用。
2009年8月，參觀(guān)者在北京看磁懸浮列車(chē)軌道，北京城建設計研究總院的總工楊秀仁透露，北京正在做一條磁懸浮線(xiàn)的長(cháng)期規劃———通往門(mén)頭溝的S1軌道線(xiàn)路正在籌劃，計劃采用中國自主研發(fā)的磁懸浮技術(shù)。而由北京控股磁懸浮技術(shù)發(fā)展有限公司和國防科技大學(xué)合作的中低速磁浮列車(chē)，是中國唯一具有完全自主知識產(chǎn)權的磁懸浮列車(chē)。
社會(huì )事件
磁懸浮列車(chē)能否誘發(fā)脫發(fā)和白血病
2014年7月8日，廣東省深圳市市民在深圳地鐵大廈門(mén)前高喊抗議，反對規劃地鐵8號線(xiàn)采用高架磁懸浮。
大多數人認為“磁懸浮是一個(gè)新鮮的東西，國內外很多城市都因擔心其輻射和安全等問(wèn)題，暫停了建設磁懸浮的計劃，聽(tīng)專(zhuān)家說(shuō)，磁懸浮列車(chē)的高感應磁場(chǎng)對人體磁場(chǎng)的干擾和影響是明顯的，甚至誘發(fā)脫發(fā)和白血病。想到這些就害怕，就住在線(xiàn)路旁，肯定反對當小白鼠?！?/span>
因為宇宙中沒(méi)有發(fā)現存在磁單極子，也就是說(shuō)磁場(chǎng)不像電場(chǎng)那樣可以由點(diǎn)源產(chǎn)生，磁場(chǎng)是一個(gè)偶極場(chǎng)，所以磁場(chǎng)的強度與距離的三次方成反比，也就是說(shuō)，距離是1厘米的時(shí)候，假設磁場(chǎng)的強度(為了嚴謹，這里其實(shí)是磁感應強度)是1特斯拉，那么當距離是2厘米的時(shí)候，磁場(chǎng)則變成1/8特斯拉。
因此可以看出，磁場(chǎng)的衰減是很厲害的，假設磁懸浮列車(chē)的電磁鐵在距離1厘米的地方能產(chǎn)生2個(gè)特斯拉的磁感應強度，那么離電磁鐵1米的地方，磁場(chǎng)就是0.000002特斯拉，也就是0.02高斯——一般小區離開(kāi)鐵路軌道的距離肯定在1米以上，所以磁場(chǎng)微乎其微。而地球本身的磁場(chǎng)就有0.5高斯。所以，在離磁懸浮軌道1米的地方，感受到的磁場(chǎng)強度比地球本身的磁場(chǎng)還弱，因此不存在所謂的磁場(chǎng)對小區的污染問(wèn)題。
換句話(huà)說(shuō)，鐵軌附近的磁場(chǎng)對人體健康無(wú)影響。
而至于另外一種說(shuō)法，說(shuō)磁懸浮的電磁鐵的電磁輻射會(huì )對人體產(chǎn)生影響，這取決于電磁鐵的功率，基本上，驅動(dòng)磁懸浮的電磁鐵的功率對1米以外的小區的電磁輻射在中國還沒(méi)有被測量過(guò)，也沒(méi)有相關(guān)的國家標準，所以這是值得探討的——這個(gè)問(wèn)題與手機基站類(lèi)似，取決于基站的輻射功率。
總之，鐵軌的磁場(chǎng)對周遍小區是沒(méi)有影響的，民眾不要無(wú)謂恐慌。而電磁輻射部分則需要進(jìn)一步論證，尤其是主要應該征求物理學(xué)家的意見(jiàn)，而不是主要征求隧道專(zhuān)家與鐵路工人的意見(jiàn)。
參考資料
[1]
“羲和號”發(fā)射成功！中國正式步入“探日”時(shí)代--經(jīng)濟·科技--人民網(wǎng) · 人民網(wǎng)[引用日期2021-10-15]
[2]
磁懸浮地鐵到底有沒(méi)有危害？ · 科學(xué)辟謠[引用日期2021-12-19]
磁懸浮技術(shù)相關(guān)的文章
林朝英是金庸武俠小說(shuō)《神雕俠侶》中的虛構人物，古墓派的開(kāi)山祖師。她是小龍女的師祖，楊過(guò)的太師祖。林朝英的武功被認為是武林中最高的，超越了東邪、西毒、南帝和北丐等四大宗師。盡管她是一位女性，但由于不爭名利，所以并沒(méi)有很大的聲望。林朝英與全真教的開(kāi)山祖師王重陽(yáng)是一對冤家情侶。她的容貌極美，但眼角間隱含著(zhù)
松山健一（日文名：まつやま けんいち），別名松山研一，1985年3月5日出生于日本青森陸奧，日本男演員。2001年，松山健一參加“New Style Audition”試鏡活動(dòng)，獲得冠軍從而進(jìn)入娛樂(lè )圈。
攝氏度是攝氏溫標(C)的溫度計量單位，用符號℃表示，是目前世界上使用較為廣泛的一種溫標。它最初是由瑞典天文學(xué)家安德斯·攝爾修斯于1742年提出的，其后歷經(jīng)改進(jìn)。
西晉（公元265年—公元316年）是中國歷史上三國時(shí)期之后的大一統王朝之一，另與東晉合稱(chēng)晉朝。傳四帝，國祚五十一年。若以滅東吳始，則僅立朝37年。為了區別于東晉，史稱(chēng)西晉，兩晉又被稱(chēng)為司馬晉。
尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
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