MATLAB模拟磁悬浮系统的磁场分布作者：陈钢 傅吉波来源：《东方教育》2018年第21期 摘要：为了了解单个磁体磁场分布的情况，进而探究磁悬浮系统的磁场分布，利用MATLAB的电磁场模拟功能（即运用PDE工具箱），对磁悬浮系统的磁场分布进行计算机模拟仿真，给出磁悬浮系统磁场分布图，为更好地实现磁悬浮提供参考。通过对于本课题的研究，可以帮助大家更深层次地认识磁体的磁场分布、磁悬浮稳定条件等许多课外的知识，并对于课内学的知识有更好地认识，同时也能够提高大家用MATLAB解决实际问题的能力。
关键词：磁悬浮模拟；MATLAB；PDE工具箱
1.引言
上千年来，人类一直梦想着有一天能够摆脱地球的引力束缚而飞向蓝天，人类为之也进行了如热气球、飞机等各种尝试[1]。20世纪以后，人类的目光开始转向了磁悬浮这个领域。磁悬浮技术最早出现在1922年，德国人赫尔曼·肯佩尔第一次提出了有关磁悬浮技术的概念并申请了相关的技术专利，而这就为今后磁悬浮技术的发展打下了基础[2]。 磁悬浮技术是一门多门学科交叉，且具有巨大发展前景的学科[3]。磁悬浮技术自上个世纪概念的提出以来，许许多多的大学、企业、研究机构花了大量的资金与精力来进行系统的开发与商业上的应用。随着当今电磁理论、电子技术学、控制工程学及新型材料学等学科的飞速进步，磁悬浮技术得到了长足的发展[4]。
电磁悬浮 2.磁悬浮原理
磁悬浮是指利用磁体“同性相斥，异性相吸”的原理，使物体在没有支撑的情形下能够实现空中悬浮的现象。虽然这个原理看似简单，但实现起来却并不容易，因为根据恩肖定理，稳定的磁悬浮在静止的磁系统中是不可能实现的[5]。也正是因为这个原因，许多磁悬浮系统不单单是两个静止的磁体，有些磁悬浮系统加入了必要的稳定系统才能保持稳定，而这就需要有一个十分精确的控制系统；有些小的磁悬浮系统为了达到稳定，就会使浮子不断地旋转，这就是我们常见的旋转式磁悬浮系统。根据磁悬浮系统浮子的位置的不同，可以分为上拉式和下推式磁悬浮[6]。上拉式磁悬浮的原理是在浮子的上方放置与浮子磁性相反的磁体使浮子受到向上的吸引力并与其受到的向下的重力相抵消，从而达到竖直方向上受力的平衡。而下推式磁悬浮则是在浮子的下方放置与浮子磁性相同的磁体使之受到一 个向上的斥力并与重力相抵消，达到竖直方向的受力平衡。上拉式与下推式磁悬浮都需要一个反馈电路来实时检测磁悬浮系统的变化，当浮子偏离平衡位置时，电路中的霍尔元件会检测出这个变化并把这个信号反馈，使电路中电流发生改变，进而改变磁场分布，使浮子回到原来的平衡位置。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议