磁懸浮技術的應用前景探討

楊泓澤

摘要：從英國物理學家首次提出磁懸浮的概念之后，其已經走過了一百多年的發展歷史，目前磁懸浮技術已經逐漸的成熟，并被投入到了實際的應用當中，這極大的提升了社會科學技術的應用水平，推動了社會的現代化發展。本文基于作者自身的相關學習經驗與調查了解，首先簡單闡述了磁懸浮技術的概念和優勢，然后主要就磁懸浮技術的應用前景提出了部分探討、分析。

關鍵詞：磁懸浮;優勢;應用

在目前的科學研究與實踐領域當中，懸浮技術包括了多個種類，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，其中磁懸浮技術對于如今的社會來說具有相對更高的實用性，能夠對社會的生產、建設與發展起到有效的輔助和促進作用。

一、磁懸浮技術的概念和優勢

所謂的“磁懸浮技術”，其主要指的是依靠電磁力將物體無機械接觸地懸浮起來的技術，當前磁懸浮技術實現形式比較多，主要可以分為系統自穩的被動懸浮和系統不能自穩的主動懸浮等。由于磁懸浮技術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勢，第一點是其只會產生非常少的磨損，就算是在腐蝕性介質當中，都可以實現長期的使用;第二點是其所承受的機械摩擦力非常之低，在運行當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械運動形式相比較，噪音相當下，不需要潤滑劑，即使是在高速轉動的工程當中，也能夠保持良好、穩定的運行狀態;第三是磁懸浮和其他的一些機械技術相比較，具有更高的可控性，可以通過智能化、信息化技術對其進行高效率的監測與控制[1]。

二、磁懸浮技術的應用前景

（一）磁懸浮軸承

從現目前的國內外研究與實踐應用現狀來看，磁懸浮技術的研究與應用重點主要包括兩個方面，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，但實際上國內外對磁懸浮軸承的研究與應用是比磁懸浮列車更早的。眾所周知，傳統的軸承在運轉過程當中，是存在較大壓力的機械接觸的，這就會使得轉子和定子之間出現摩擦力，雖然在潤滑油的保護下，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子和定子之間的機械接觸，僅受空氣摩擦力的影響，并且其不再需要潤滑油、也無噪音產生。當然，在實際的應用當中磁懸浮軸承是存在很多技術難題的，例如其需要檢測轉子的位移，否則便會出現運行誤差，這就需要加入數量較多的傳感控制器，從而增加其成本和技術、結構復雜度，所以其在目前還并沒有普及。但隨著技術的發展，磁懸浮軸承在社會當中的大范圍應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較為熟悉，因為其已經出現，并投入了實際的使用。不過需要一提的是，這并不意味著磁懸浮技術在列車交通當中的應用已經成熟，因為其實際的使用范圍還非常狹窄，且依然存在較多的技術難題。目前，磁懸浮列車根據具體技術基礎的不同，分為了兩種類型，一種是超導排斥型、一種是常導磁吸型。前者主要是利用超導磁體的強磁場，在列車運行過程當中，與下方的線圈產生相互作用，通過電動斥力使列車懸浮起來，該種技術的復雜程度較高，而且還需要對電磁場進行屏蔽。后者主要是通過列車上的常導電流產生電磁引力，吸引軌道下的磁導體，使列車懸浮起來。不論是哪種磁懸浮列車技術，其在目前都還需要進一步加強研究，攻克技術難題，這樣才能在未來實現大范圍的普及。

（三）磁懸浮工作臺

摩擦力的非線性特點，會對機械、設備的運行精度造成很大的影響。從實際的情況來說，精密設備的精密程度，取決于摩擦力的大小，在很多情況下，摩擦力越小的話，設備的精密化程度也就往往越高。在前面已經介紹過，磁懸浮的摩擦力是非常小的，基于其這個特性，能夠在精密設備當中發揮出突出的作用，進一步提高精密設備的精密化程度，對長時間、長行程的運動，進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鍵技術問題，一個是電磁鐵參數的設置，另一個是電磁鐵結構的設置。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展的關鍵，西安交通大學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功耗（或發熱量）降低50%，且具有更合理的空間結構[3]。

三、結語

磁懸浮技術的出現具有其自身諸多的優勢，其能在多個領域當中得到有效的應用，推動社會的現代化發展，不過當前我們對于磁懸浮技術的應用還并不成熟，還需要我們進一步加強相關的研究。

參考文獻：

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

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

[3]崔恒斌，周瑾，董繼勇，等.磁懸浮旋轉機械振動穩定性實例研究[J].浙江大學學報（工學版），2018 （04）：635-640.