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

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Al llevar a cabo cálculos 2D utilizando Ansoft, es asumido que los núcleos de hierro de tanto el electroimán y la pista de tipo F son ilimitadas de longitud. Aunque los cálculos 2D no pueden dar cuenta de la longitud del núcleo de hierro, la sección transversal del núcleo de hierro de magnetización se lleva en cuenta toda a otros factores.

La construcción de un modelo 2D es sencillo; son conveniente cálculos, además de ser relativamente precisa. Sin embargo, un modelo 3D es necesario los cálculos de alta precisión de la fuerza de un electroimán, así como una aguda comprensión de los componentes internos del imán y distribución del campo, son obligatorios. Al llevar a cabo cálculos 3D utilizando Ansoft, se supone que las dos placas polares de núcleo de hierro en forma de U del electroimán híbrido, y el núcleo de hierro en forma de F, son más largos que los dos extremos del yugo por 30 mm. Dado que el núcleo de hierro tiene un alto nivel de permeabilidad, el efecto de un metal longitudinal adicional del núcleo para la distribución de campo electromagnético puede ser ignorado. Fig. 2 muestra el modelo obtenido utilizando cálculos 3D.

- Análisis del campo electromagnético bajo cuatro condiciones típicas de trabajo

- Condiciones típicas de trabajo

Hemos llevado a cabo un análisis numérico del prototipo de suspensión del electroimán híbrido; los parámetros para la estructura del prototipo son las siguientes: el área de superficie lateral

del imán permanente es 0,055 m2; su profundidad es 28 mm; la anchura de las dos placas polares para el núcleo de hierro del electroimán en forma de U es 28 mm; la bobina de excitación tiene 240 bucles.

Los cálculos se llevaron a cabo de acuerdo con las cuatro siguientes condiciones típicas de trabajo: (i) una carga completa con una brecha de suspensión fijo de 8 mm, mediante el cual el imán permanente es responsable de proporcionar la mayoría de la fuerza de suspensión, y donde la bobina de excitación proporciona la muy pequeña cantidad suplementaria de fuerza requerida; (ii) una carga completa con una separación inicial de suspensión de 18 mm, por lo que tanto el imán permanente y la bobina trabajan juntos con el fin de proporcionar la fuerza de suspensión requerida por el vehículo a intervalos donde la brecha de suspensión es en su mayor; (iii) una carga completa con una brecha de suspensión de 10 mm (debido a las fluctuaciones en la brecha de la suspensión, esta condición de trabajo será razonablemente común cuando el vehículo está en movimiento); y (iv) una carga vacía con una brecha de suspensión de 3 mm, donde los guardias adicionales se ha instalado con el fin de evitar que el imán de recortes en las vías. En contraste con los vehículos convencionales de levitación magnética (que se basan exclusivamente en bobinas de excitación), el principal problema que debe tenerse en cuenta cuando se utiliza método de suspensión híbrida es la posibilidad de que el electroimán se 'pinza' en contra de las pistas, lo que plantea una amenaza para la operación segura del vehículo. Por lo tanto, con el fin de asegurar que el vehículo pueda operar con seguridad a una distancia mínima de suspensión de placas de cobre de 3 mm, que hemos instalado en las dos placas superficie del núcleo de hierro que evitará contra el recorte en forma de U. Estas placas están a ser incorporados en la final diseño de fabricación para el electroimán híbrido. El vehículo es más susceptible de cortar contra las pistas cuando se tiene sin carga y se encuentra en su más ligero. En este punto, cuando la brecha de suspensión ha alcanzado su límite mínimo (tal como se define por las placas de cobre), el campo electromagnético producido por la corriente inversa de la bobina, en parte, contrarresta el campo del imán permanente; correspondientemente, la fuerza de suspensión cae, con lo que la brecha de suspensión trasera al estado normal de 8 mm. Los análisis y cálculos llevados a cabo con respecto a las mencionadas cuatro condiciones de trabajo pueden ser utilizado con el fin de discutir las diferencias en el rendimiento de un electroimán en contra de un electroimán híbrido bobina de excitación convencional, así como para juzgar si los parámetros de diseño para el imán de estructura son razonables y satisfactoria.

- Análisis del campo electromagnético

La Fig. 3 muestra, a través de cálculos 3D, la densidad del flujo magnético de tanto el núcleo de hierro de las pistas en forma de F y el núcleo de hierro del imán suspensión híbrida durante el trabajo condición (i) (brecha de suspensión de 8 mm y una corriente de bobina de 2.5 A).

Como la Fig. 3 demuestra, la densidad de flujo magnético es mayor en el núcleo de hierro de las pistas en forma de F, así como en los componentes enfrentados del electroimán en forma de U. El área en las dos placas polares del electroimán en forma de U donde la densidad de flujo es más grande es el área adyacente a la bobina y los dos extremos longitudinales del imán permanente. Del mismo modo, la zona de la horquilla en forma de U con la mayor densidad de flujo magnético es del yugo de dos longitudinal. Dentro del imán permanente, el lado que está más cerca a la placa de núcleo de hierro tiene una densidad de flujo magnético mayor que el otro lado.

Mientras tanto, el análisis demuestra que el campo magnético de las diferentes partes del núcleo de hierro se distribuye de manera similar en todas las cuatro condiciones típicas de trabajo; Sin embargo, bajo condiciones de trabajo (ii) (a plena carga con una brecha suspensión inicial), porque la brecha suspensión es mayor, las diferentes partes del núcleo de hierro en forma de U tienen una mayor densidad de flujo magnético que en condiciones de trabajo (i). La fuga de flujo es más grave en la condición (IV) de trabajo, porque aunque tanto el campo magnético y la brecha de suspensión son pequeñas, los campos magnéticos de la bobina excitante y el imán permanente son de direcciones opuestas.

- Cálculos para la fuerza de suspensión

Tabla 1 a continuación enumera los resultados obtenidos tanto para el 2D y 3D el análisis de la fuerza de suspensión en virtud de los cuatro diferentes condiciones típicas de trabajo. Dado que el análisis tiene en cuenta en 3D la longitud del núcleo de hierro, sus cálculos de la fuerza de suspensión son más precisos.

Dado que las condiciones de masa y de carga híbrida del electroimán alimentado por vehículo son los mismos que con un vehículo de levitación magnética convencional,