【摘 要】
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中低速磁悬浮列车作为一种新兴的轨道交通方式,与传统轮轨列车不同,磁浮列车通过电磁力悬浮于轨道之上,由直线感应电机提供驱动力,具有无摩擦、低噪声的优势,适用于城市中心与城际间的通行。EMS（Electric-magnetic suspension）型中低速磁浮列车较易实现,为我国填补陆空交通的速度空白区间提供了可行的解决方案。本文将以EMS型中低速磁浮列车为背景,研发一款EMS磁浮平台,使其能实现稳
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中低速磁悬浮列车作为一种新兴的轨道交通方式,与传统轮轨列车不同,磁浮列车通过电磁力悬浮于轨道之上,由直线感应电机提供驱动力,具有无摩擦、低噪声的优势,适用于城市中心与城际间的通行。EMS（Electric-magnetic suspension）型中低速磁浮列车较易实现,为我国填补陆空交通的速度空白区间提供了可行的解决方案。本文将以EMS型中低速磁浮列车为背景,研发一款EMS磁浮平台,使其能实现稳定悬浮与直线运动。本课题组所研发的磁浮平台主要分为悬浮、驱动、控制三大模块,各个模块之间相互联系相互制约。其中为磁浮平台提供驱动力的直线感应电机结构简单,是磁浮平台理想的驱动电机,但同时也存在着不可忽视的缺点,如特有的边端效应、大气隙所引起的损耗降低其效率;悬浮电磁铁的设计决定了其输出性能,从而影响到整个磁浮平台的运行稳定。同时,直线感应电机的气隙受到悬浮气隙的影响,其工作气隙由起浮的距离决定,因此悬浮电磁铁的设计优劣直接决定了磁浮平台的悬浮和运动特性。针对以上问题,本文主要磁浮系统进行总体设计,对悬浮和驱动模块关键部件进行特性分析,最后制作实验样机,对所做设计与分析进行实验验证,主要进行以下主要研究工作:（1）对磁浮平台进行总体方案设计。针对本课题的技术需求,制定了磁浮平台的总体方案,包括技术指标、设计流程与控制方案。然后介绍了主要的硬件的选型,主要包括间隙位移传感器、接进开关、电流传感器、驱动芯片、三态缓冲器。最后对磁浮平台的机械结构进行设计,包括悬浮架,直线感应电机与悬浮电磁铁的布局。（2）对直线感应电机进行仿真分析。直线感应电机作为本课题的核心驱动部件,首先简述了其工作原理,对其特有的边端效应进行阐述,然后推导了考虑边端效应的等效电路,最后对影响本课题中的关键参数包括次级导电板材料、气隙、转差率,应用Ansoft Maxwell进行有限元仿真分析,为之后的驱动控制打下基础。（3）对悬浮电磁铁进行设计与分析。为了满足本课题磁浮平台的需求,首先对悬浮电磁铁进行设计,包括结构形式、绕组设计与电磁设计。然后通过有限元方法对所设计的电磁铁进行的校核与分析,最后通过实验验证了电磁铁设计方法的可行性。（4）对设计开发的磁浮平台设计驱动控制电路与实物验证。为了使得磁浮平台能按预定要求进行运动,首先阐述了磁浮平台的硬件系统设计,然后设计了其驱动控制电路,最后制作了磁浮平台实物,并且进行联合调试试验,调试结果能满足设计要求。
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