Búsqueda característica de la fuerza electromagnética para mezclar suspensión electromagnética usada en trenes de levitación magnética de baja velocidad

Búsqueda característica de la fuerza electromagnética para mezclar suspensión electromagnética usada en trenes de levitación magnética de baja velocidad

Resumen: suspensión electromagnética son un componente esencial del tren de levitación magnética de baja velocidad. Su actuación tiene una relación directa con el rendimiento técnico y económico, así como la seguridad, la de todo el tren. Este reporte describe una nueva forma de electroimán, cuya estructura combina imanes permanentes y bobinas electromagnéticas. Esta informe a continuación, utiliza una de dos dimensiones (2D)/3D método de elementos finitos con el fin de analizar las características electromagnéticas de esta nueva forma de electroimán híbrido. Una simulación se llevó a cabo de acuerdo con cuatro condiciones típicas de operación: una plena carga con una brecha de suspensión fijo de 8 mm; una carga completa con un espacio de la suspensión inicial de 18 mm; una carga completa con un brecha suspensión de 10 mm; y una carga vacía con una brecha de 3 mm, así como un guardia que impedía el imán de quedar atrapado en las vías. El informe analiza igualmente la medida en que la brecha de la suspensión y la corriente de la bobina electromagnética afectan la fuerza del electroimán. Los cálculos y experimentos revelan que esta nueva forma, híbrido de electroimán es factible y contribuye significativamente al ahorro de energía.

1. Introducción

Trenes de levitación magnética de baja velocidad son un nuevo tipo de transporte de la tecnología [1]. La levitación del tren se basa en bobinas de excitación en forma de U que, cuando se estimula con electricidad, producen un campo electromagnético para las pistas en forma de F. Tradicionalmente, los electroimanes se componen exclusivamente de bobinas de excitación. A través de este método, estas bobinas, una vez estimulados con la electricidad, inevitablemente crear una cierta cantidad de pérdida de resistencia. Esta pérdida de resistencia está presente siempre y cuando el tren está levitando, independientemente de si el tren está en movimiento. En los últimos años, con el fin de ahorrar energía, ciertos estudiosos han tratado de utilizar una nueva forma de electroimán, cuya estructura híbrida consta de dos bobinas y los imanes permanentes. El campo electromagnético producido se crea por este electroimán a través de estas bobinas e imanes permanentes. Cuando el tren está levitando bajo condiciones normales, la energía del electroimán híbrido el consumo está cerca de ninguno. Dicha por lo tanto, un imán indiscutiblemente contribuye a reducción del consumo de energía de los trenes de levitación magnética, y como tal constituye una opción viable en el futuro desarrollando el tren de levitación magnética.

Algunos estudiosos han analizado el campo electromagnético generado por los electroimanes que se utilizan actualmente en trenes de levitación magnética de baja velocidad. La comunidad científica tiene ya realizado análisis razonablemente detallado en electroimanes basada en bobinas tradicionales utilizadas en la actualidad de trenes de levitación magnética de baja velocidad - de dos dimensiones (2D) y análisis en 3D, a cálculos teóricos, a consideraciones prácticas con respecto a ciertos elementos de ingeniería de electroimán (como desviación lateral y rodadura). Además, los resultados de estos análisis han sido validados por su aplicación en la vida real [2-5]. Sin embargo, electroimanes híbridos que se basan tanto en imanes permanentes y bobinas son relativamente un nuevo fenómeno que apareció después de la evolución de la composición de NdFeB (tipo de imán) imanes permanentes, así como en las capacidades de ahorro de energía de los trenes de levitación magnética. Algunos estudiosos han discutido la posibilidad de incorporar permanente imanes en los sistemas electromagnéticos de trenes de levitación magnética como un medio de reducir el consumo de energía. Por ejemplo, Kehrer y Mc Kenna [6] han intentado aplicar imanes permanentes a la suspensión electro dinámica (es decir, EDS) sistema de levitación magnética. Fuentes [7, 8], se refieren al uso de un sistema de tracción sincrónica que combina tanto la suspensión y la tracción para uso en trenes de levitación magnética de alta velocidad; estas fuentes incluyen planos estructurales y diseños paramétricos para un híbrido electromagnético que se basa en un circuito magnético. Geoffrey A. Long et al. [9] extendió el concepto de vehículo de levitación magnética que se basa en imanes permanentes, y por lo tanto, difiere de EDS convencionales y suspensión electro magnética en vehículos de levitación magnética. Sin embargo, como para el tren de levitación magnética de baja velocidad, que adopta la asíncrona tracción motor lineal, así como la estructura de suspensión electroimán, compuesto por la forma de U imán permanente y electromagnético, su rendimiento electromagnético y campo electromagnético están aún por estar más lejos analizado y estudiado.

En contraste con trenes de levitación magnética de alta velocidad, la suspensión y la tracción de los trenes de levitación magnética de baja velocidad se llevan a cabo por separado: suspensión del tren se consigue a través de la fuerza de atracción generado por los imanes y la suspensión magnética en forma de U y las pistas en forma de F. Dentro del contexto de baja velocidad en trenes de levitación magnética que utiliza un electroimán híbrido, lo permanente del campo magnético del imán genera la mayor parte de la fuerza requerida con el fin de suspender el tren cuando está en un punto muerto, mientras que el campo magnético generado por las bobinas proporciona estabilidad para el tren, ya que está en movimiento, por lo tanto reducir el consumo de energía inherente en el tren de suspensión y que constituye una importante mejora en métodos de suspensión tradicionales.

Dado que la distribución de campo de una suspensión electromagnética es complicada comparativamente, es difícil lograr un alto nivel de precisión en el análisis de este campo electromagnético utilizando los métodos de cálculo tradicionales utilizados para circuitos magnéticos. Por lo tanto, en interés de la obtención precisa de resultados, este estudio adoptó un método numérico finito cuando el análisis de la nueva forma de electroimán del híbrido propuesto en campo electromagnético.

1. Creación de modelos utilizando análisis numérico

En contraste con electroimanes de suspensión tradicionales, la propuesta nueva forma de electroimán híbrido genera un campo electromagnético a través de una combinación de imanes permanente y bobinas de excitación. NdFeB De alto rendimiento es incrustado en el yugo en forma de U del imán permanente. Fig 1 representa las estructuras de dos diferentes tipos de electroimanes, así como las pistas en forma de F.

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