李海涛

（中车株洲电力机车有限公司，湖南 株洲 412001）

0 引言

中低速磁浮列车是一种有广泛应用前景的新型城市轨道交通工具。车辆依靠电磁吸力悬浮于轨道上，不与轨道接触，具有安全可靠、线路适应性强、安静舒适和环境友好的特点。悬浮电磁铁是悬浮控制系统的执行元件，用于提供完成悬浮、导向功能所需要的电磁力，其所提供的悬浮力大小直接决定车辆的承载能力，限制悬浮电磁铁电磁力的因素有很多，如磁路结构、导磁材料、安匝数、悬浮间隙大小、漏磁等，此外，电磁铁在设计时还需考虑到与F轨的匹配性。

本文在现有单个电磁铁模块长度不变的情况下，通过对现有电磁铁电磁特性进行分析研究，提出电磁铁内部结构优化方法，进而提升悬浮性能，提高悬浮电磁铁在故障工况下的冗余能力。

1 理论分析

工程设计时磁路一般计算方法[1-2]：假设轨道与电磁铁正对且没有俯仰运动的情况下，忽略绕组漏磁通，不计铁芯及轨道磁阻，即视磁势均匀降在气隙上，同时不考虑材料的磁饱和特性，认为二维轨道-电磁铁模型截面在z方向连续，如图1所示。

图1 二维轨道-电磁铁模型

设N为电磁铁绕组匝数；L为电磁铁的长度；W1为电磁铁极面的宽度；i(t)为控制线圈电流；Wm为磁场能量；为悬浮电磁铁的悬浮间隙；为真空中磁导率；Hm为磁场强度；Bm为磁感应强度。得到气隙中磁场能量[3]：

根据磁路欧姆定律，气隙磁通为：

根据虚功原理，电磁力为气隙磁场储能对位移的导数：