双向电磁铁(双向电磁铁原理)

1. 双向电磁铁原理

工作原理与所有直线运动的电磁铁是相似的。当线圈被激励后,滑杆向铁芯移动,而当电源切断之后,滑杆仍然保持在原来的地方,如果要使滑杆返回,必须施加反向电压（或电流）。这类电磁铁都可以做成拉入及推出两种动作形式。

分单向自保持与双向自保持两种。单向自保持只将铁芯保持(自锁)在行程终端的一个位置。而双向自保持电磁铁采用双线圈结构,能将铁芯保持(自锁)在形成始与终的两个不同的位置,且两个位置具有同等的输出力矩(具有双稳态特点)。

2. 双向电磁铁原理图解

原理：当一台启动后,系统中因回油管路设置背压阀,使系统保持 0.8 到 1mpa 压力, 电液换向阀处于中间位置而待命, 此时油泵从油箱吸油, 油泵排油经电液换向阀, 背压阀, 滤油器, 回油箱, 而推舵油缸则处于封闭状态, 舵被固定在某一舵角上。 如操舵仪发出操舵信号, 电液换向阀右边电磁

铁得电信号而工作,此时系统中的 压力油经:先导阀进入主滑阀一端,推动主滑阀向左移动,则油泵打出的油经电 液换向阀,双向平衡阀,双联截止阀进入推舵机构右边的油缸,推动柱塞往左运 动,左边油缸的油经过双联截止阀,双向平衡阀,电液换向阀,背压阀和滤油器 而回油箱,完成一个操舵循环。同样原理,如电讯号使电液换向阀左边电磁铁得 电讯号而动作, 这时电液换向阀和双向平衡阀的动作与上述相反,而主泵排出的 油推动柱塞往右运动,完成反向操舵循环。

3. 双向电磁铁原理示意图

电磁阀包括分单向电磁阀和双向电磁阀等。单向电磁阀只有一头有电磁铁，双向是两头都有，单向电磁阀主要是两位无中位，而双向是三位有中位。电磁阀（Electromagnetic valve）是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。

4. 反向电磁铁

D1M7与D5反向串联组成一个电磁铁的续流回路，其泄放电压值等于 电源电压+D5的反向击穿电压+D1M7的正向导通电压，主要作用是作场效应管的过压保护。

场效应管有截止时，电磁铁的电感会产生一个与线圈电流同方向的自感电动势，此电动势与电源电压叠加就可能使管子过压损坏，在线圈两端加上续流二极管可防止产生过电压。

加上D5，以提高它的续流起始电压是为稳定电磁铁在方波脉冲的激励下能可靠吸合。

5. 导向电磁铁

磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力（即磁的吸力和排斥力）来推动的列车。由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不需接触地面，因此其阻力只有空气的阻力。磁悬浮列车的最高速度可以达每小时500公里以上，比轮轨高速列车的300多公里还要快手。磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。

磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成，尽管可以使用与磁力无关的推进系统，但在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。下面分别对这三部分所采用的技术进行介绍。

悬浮系统

　　：目前悬浮系统的设计，可以分为两个方向，分别是德国所采用的常导型和日本所采用的超导型。从悬浮技术上讲就是电磁悬浮系统（EMS）和电力悬浮系统（EDS）。图4给出了两种系统的结构差别。 　　 磁悬浮列车

电磁悬浮系统

　　（EMS）是一种吸力悬浮系统，是结合在机车上的电磁铁和导轨上的铁磁轨道相互排斥产生悬浮。常导磁悬浮列车工作时，首先调整车辆下部的悬浮和导向电磁铁的电磁排斥力，与地面轨道两侧的绕组发生磁铁反作用将列车浮起。在车辆下部的导向电磁铁与轨道磁铁的反作用下，使车轮与轨道保持一定的侧向距离，实现轮轨在水平方向和垂直方向的无接触支撑和无接触导向。车辆与行车轨道之间的悬浮间隙为10毫米，是通过一套高精度电子调整系统得以保证的。此外由于悬浮和导向实际上与列车运行速度无关，所以即使在停车状态下列车仍然可以进入悬浮状态。

电力悬浮系统

　　（EDS）将磁铁使用在运动的机车上以在导轨上产生电流。由于机车和导轨的缝隙减少时电磁斥力会增大，从而产生的电磁斥力提供了稳定的机车的支撑和导向。然而机车必须安装类似车轮一样的装置对机车在“起飞”和“着陆”时进行有效支撑，这是因为EDS在机车速度低于大约25英里/小时无法保证悬浮。EDS系统在低温超导技术下得到了更大的发展。 　　超导磁悬浮列车的最主要特征就是其超导元件在相当低的温度下所具有的完全导电性和完全抗磁性。超导磁铁是由超导材料制成的超导线圈构成，它不仅电流阻力为零，而且可以传导普通导线根本无法比拟的强大电流，这种特性使其能够制成体积小功率强大的电磁铁。 　　 Linear Motor 原理图解

超导磁悬浮列车的车辆上装有车载超导磁体并构成感应动力集成设备，而列车的驱动绕组和悬浮导向绕组均安装在地面导轨两侧，车辆上的感应动力集成设备由动力集成绕组、感应动力集成超导磁铁和悬浮导向超导磁铁三部分组成。当向轨道两侧的驱动绕组提供与车辆速度频率相一致的三相交流电时，就会产生一个移动的电磁场，因而在列车导轨上产生磁波，这时列车上的车载超导磁体就会受到一个与移动磁场相同步的推力，正是这种推力推动列车前进。其原理就像冲浪运动一样，冲浪者是站在波浪的顶峰并由波浪推动他快速前进的。与冲浪者所面对的难题相同，超导磁悬浮列车要处理的也是如何才能准确地驾驭在移动电磁波的顶峰运动的问题。为此，在地面导轨上安装有探测车辆位置的高精度仪器，根据探测仪传来的信息调整三相交流电的供流方式，精确地控制电磁波形以使列车能良好地运行。

推进系统

　　：磁悬浮列车的驱动运用同步直线电动机的原理。车辆下部支撑电磁铁线圈的作用就像是同步直线电动机的励磁线圈，地面轨道内侧的三相移动磁场驱动绕组起到电枢的作用，它就像同步直线电动机的长定子绕组。从电动机的工作原理可以知道，当作为定子的电枢线圈有电时，由于电磁感应而推动电机的转子转动。同样，当沿线布置的变电所向轨道内侧的驱动绕组提供三相调频调幅电力时，由于电磁感应作用承载系统连同列车一起就像电机的“转子”一样被推动做直线运动。从而在悬浮状态下，列车可以完全实现非接触的牵引和制动。

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