磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用前景探討

楊泓澤

摘要：從英國物理學(xué)家首次提出磁懸浮的概念之后，其已經(jīng)走過了一百多年的發(fā)展歷史，目前磁懸浮技術(shù)已經(jīng)逐漸的成熟，并被投入到了實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，這極大的提升了社會科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用水平，推動了社會的現(xiàn)代化發(fā)展。本文基于作者自身的相關(guān)學(xué)習(xí)經(jīng)驗與調(diào)查了解，首先簡單闡述了磁懸浮技術(shù)的概念和優(yōu)勢，然后主要就磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用前景提出了部分探討、分析。

關(guān)鍵詞：磁懸浮;優(yōu)勢;應(yīng)用

在目前的科學(xué)研究與實(shí)踐領(lǐng)域當(dāng)中，懸浮技術(shù)包括了多個種類，例如粒子束懸浮、電懸浮、氣流懸浮以及聲懸浮、光懸浮和磁懸浮，其中磁懸浮技術(shù)對于如今的社會來說具有相對更高的實(shí)用性，能夠?qū)ι鐣纳a(chǎn)、建設(shè)與發(fā)展起到有效的輔助和促進(jìn)作用。

一、磁懸浮技術(shù)的概念和優(yōu)勢

所謂的“磁懸浮技術(shù)”，其主要指的是依靠電磁力將物體無機(jī)械接觸地懸浮起來的技術(shù)，當(dāng)前磁懸浮技術(shù)實(shí)現(xiàn)形式比較多，主要可以分為系統(tǒng)自穩(wěn)的被動懸浮和系統(tǒng)不能自穩(wěn)的主動懸浮等。由于磁懸浮技術(shù)可以避免與外界的直接接觸，所以其具有多個方面的特性和優(yōu)勢，第一點(diǎn)是其只會產(chǎn)生非常少的磨損，就算是在腐蝕性介質(zhì)當(dāng)中，都可以實(shí)現(xiàn)長期的使用;第二點(diǎn)是其所承受的機(jī)械摩擦力非常之低，在運(yùn)行當(dāng)中其只會受到空氣摩擦和阻力，因此所需要的功耗也相對更少，并且和其他的一些機(jī)械運(yùn)動形式相比較，噪音相當(dāng)下，不需要潤滑劑，即使是在高速轉(zhuǎn)動的工程當(dāng)中，也能夠保持良好、穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài);第三是磁懸浮和其他的一些機(jī)械技術(shù)相比較，具有更高的可控性，可以通過智能化、信息化技術(shù)對其進(jìn)行高效率的監(jiān)測與控制[1]。

二、磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用前景

（一）磁懸浮軸承

從現(xiàn)目前的國內(nèi)外研究與實(shí)踐應(yīng)用現(xiàn)狀來看，磁懸浮技術(shù)的研究與應(yīng)用重點(diǎn)主要包括兩個方面，第一個是大家相對較為熟悉的磁懸浮列車，第二個便是磁懸浮軸承。雖然普通人可能對磁懸浮軸承的了解較少，但實(shí)際上國內(nèi)外對磁懸浮軸承的研究與應(yīng)用是比磁懸浮列車更早的。眾所周知，傳統(tǒng)的軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程當(dāng)中，是存在較大壓力的機(jī)械接觸的，這就會使得轉(zhuǎn)子和定子之間出現(xiàn)摩擦力，雖然在潤滑油的保護(hù)下，摩擦力和摩擦噪音可以大幅度的降低，但是長期使用之后，相關(guān)的問題便會逐漸的暴露出來，甚至可能引起一些安全方面的問題。磁懸浮軸承則完全避免了轉(zhuǎn)子和定子之間的機(jī)械接觸，僅受空氣摩擦力的影響，并且其不再需要潤滑油、也無噪音產(chǎn)生。當(dāng)然，在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中磁懸浮軸承是存在很多技術(shù)難題的，例如其需要檢測轉(zhuǎn)子的位移，否則便會出現(xiàn)運(yùn)行誤差，這就需要加入數(shù)量較多的傳感控制器，從而增加其成本和技術(shù)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，所以其在目前還并沒有普及。但隨著技術(shù)的發(fā)展，磁懸浮軸承在社會當(dāng)中的大范圍應(yīng)用是必然的一個趨勢[2]。

（二）磁懸浮列車

目前，大家對于磁懸浮列車都已經(jīng)較為熟悉，因為其已經(jīng)出現(xiàn)，并投入了實(shí)際的使用。不過需要一提的是，這并不意味著磁懸浮技術(shù)在列車交通當(dāng)中的應(yīng)用已經(jīng)成熟，因為其實(shí)際的使用范圍還非常狹窄，且依然存在較多的技術(shù)難題。目前，磁懸浮列車根據(jù)具體技術(shù)基礎(chǔ)的不同，分為了兩種類型，一種是超導(dǎo)排斥型、一種是常導(dǎo)磁吸型。前者主要是利用超導(dǎo)磁體的強(qiáng)磁場，在列車運(yùn)行過程當(dāng)中，與下方的線圈產(chǎn)生相互作用，通過電動斥力使列車懸浮起來，該種技術(shù)的復(fù)雜程度較高，而且還需要對電磁場進(jìn)行屏蔽。后者主要是通過列車上的常導(dǎo)電流產(chǎn)生電磁引力，吸引軌道下的磁導(dǎo)體，使列車懸浮起來。不論是哪種磁懸浮列車技術(shù)，其在目前都還需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究，攻克技術(shù)難題，這樣才能在未來實(shí)現(xiàn)大范圍的普及。

（三）磁懸浮工作臺

摩擦力的非線性特點(diǎn)，會對機(jī)械、設(shè)備的運(yùn)行精度造成很大的影響。從實(shí)際的情況來說，精密設(shè)備的精密程度，取決于摩擦力的大小，在很多情況下，摩擦力越小的話，設(shè)備的精密化程度也就往往越高。在前面已經(jīng)介紹過，磁懸浮的摩擦力是非常小的，基于其這個特性，能夠在精密設(shè)備當(dāng)中發(fā)揮出突出的作用，進(jìn)一步提高精密設(shè)備的精密化程度，對長時間、長行程的運(yùn)動，進(jìn)行非常理想化的控制，例如磁懸浮工作臺便是這樣的一種控制方式和途徑。磁懸浮工作臺具有兩個方面的關(guān)鍵技術(shù)問題，一個是電磁鐵參數(shù)的設(shè)置，另一個是電磁鐵結(jié)構(gòu)的設(shè)置。目前，如何控制電磁鐵的尺寸和解決銅損問題是磁懸浮工作平臺發(fā)展的關(guān)鍵，西安交通大學(xué)的毛軍紅等人提出了采用三磁極電磁鐵的超精密磁懸浮工作臺。通過與常規(guī)的采用雙磁極電磁鐵的磁懸浮工作臺的比較顯示，采用三磁極電磁鐵的超精密磁懸浮工作臺可使靜態(tài)功耗（或發(fā)熱量）降低50%，且具有更合理的空間結(jié)構(gòu)[3]。

三、結(jié)語

磁懸浮技術(shù)的出現(xiàn)具有其自身諸多的優(yōu)勢，其能在多個領(lǐng)域當(dāng)中得到有效的應(yīng)用，推動社會的現(xiàn)代化發(fā)展，不過當(dāng)前我們對于磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用還并不成熟，還需要我們進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]蘇華駿，胡新寧，崔春艷，等.應(yīng)用于重力測量的超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)傾角研究[J].低溫與超導(dǎo)，2018 （09）：39-43.

[2]仇志堅，楊進(jìn).新型磁懸浮平臺空載懸浮特性分析及優(yōu)化設(shè)計[J].微特電機(jī)，2018 （03）：5-8.

[3]崔恒斌，周瑾，董繼勇，等.磁懸浮旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動穩(wěn)定性實(shí)例研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2018 （04）：635-640.