以采用Halbach型永磁体的跨座式永磁悬浮列车为背景，车载永磁体和永磁轨道发生横向偏移时会产生横向力且其方向与偏移方向一致。针对永磁悬浮系统这一横向力问题，提出针对Halbach阵列永磁体进行尺寸参数优化的方法优化永磁悬浮系统的横向力问题。利用正弦法对永磁体磁场进行解析，确定要优化的三个尺寸参数分别为：永磁体厚度、永磁体宽度和相邻两块永磁体的磁化角度差。仿真分析表明：增大永磁体的厚度会增加永磁悬浮系统的横向刚度；增大永磁体宽度会提高永磁悬浮系统的悬浮稳定性，但永磁悬浮系统的横向刚度受宽度改变影响较小；而减小磁化角度差，会提高悬浮稳定性同时减小横向刚度；但相比于另外两种参数，在改变永磁体磁化角度差时需注意确保组成的Halbach型永磁体在整数倍波长内。
针对基于零增益自适应全阶观测器在中低速域范围内速度观测误差较大，收敛速度慢的问题，提出一种基于z域的自适应全阶观测器设计方法，以提高观测器鲁棒性。首先建立考虑边端效应的直线感应电机状态空间方程，通过在z域进行极点配置，获得离散观测器增益，并通过适当增加观测器增益有效减小观测误差；采用Lyapunov稳定性理论对速度自适应律进行设计；搭建基于Speedgoat的半实物仿真环境，完成对所提算法的有效性验证。结果表明：新型自适应全阶观测器稳态下速度误差约为0.1%左右；在突加负载状态下速度收敛时间约为0.3s左右，速度波动降低至10%左右。该观测器能够有效减小速度的观测误差，提高收敛速度。
针对高速磁悬浮列车长定子直线同步电机(LS-LSM)运行中因悬浮气隙波动与环境因素造成的参数不匹配问题，提出一种基于非光滑控制器的电流控制策略来抑制电流环中的扰动。首先建立了考虑扰动的LS-LSM的动态数学模型，揭示了参数不匹配对电流控制效果的影响机理。提出了具有有限时间收敛特性的非光滑电流控制器，构建候选Lyapunov函数估计了闭环系统的收敛时间上界。最后，硬件在环实验结果表明所提方法在参数匹配及1.5倍摄动条件下，电流环扰动抑制率提升51.6%～83%，系统响应速度加快0.03～1.17 s，显著优于传统PI控制策略。
为解决快速磁浮列车使用计数轨枕测速方法在低速区域段测速数据灵敏性差、误差大的难题，本文提出了一种新型电涡流测速定位系统和方法，采用高精度电涡流传感器，通过齿槽检测的方式，对列车进行测速、定位和方向识别，并在某磁浮列车开展实地现场测试以验证其性能。研究结果表明，相比于计数轨枕测速，本文提出的方法更精准地反映车辆实际速度，测速精度可达1 km/h，低速段速度响应时间提前约5 s，可以指导列车制动过程中降低电液切换点，更有效地实现电制动到零功能，为快速磁浮交通系统的技术升级提供了关键技术支撑。
为研究时速600公里高速磁浮线路平面参数合理取值，本文建立了考虑部件弹性、磁力非线性、控制系统时滞效应等因素的精细化车辆系统动力学仿真模型，并验证了模型的准确性。仿真分析了平面曲线半径和缓和曲线长度对车辆动力学性能的影响，提出了时速600公里高速磁浮平面曲线半径及缓和曲线长度建议值。根据动力学仿真分析结果，综合考虑车辆的悬浮导向稳定性及运行平稳性，建议时速600公里高速磁浮最小平面曲线半径为11000 m，缓和曲线长度为1000 m。
本文针对中速磁浮列车独特的夹层式底架结构及强电磁干扰环境，研究了整车布线系统的设计与电缆截面核算方法。首先，分析了列车编组形式、设备分布、运行环境等，明确了中速磁浮布线系统的设计输入。其次，依据布线标准，通过载流量修正系数法核算了中速磁浮列车主电路和辅助电路的电缆截面。最后，采用三维设计综合考虑电磁兼容、防火、电缆转弯半径等要求设计了中速磁浮列车司机室布线、客室布线和底架布线方案，创新提出了通过电缆夹层进行分层布线的方案，底架夹层通过分区布置动力与信号电缆，结合分线箱和盲插连接器实现高效集成，确保了列车布线的安全性与可靠性。研究成果有望为长定子磁浮车辆布线设计和工程化应用提供重要的指导和参考。
单点电磁悬浮系统是常导电磁悬浮列车的核心部件，其悬浮控制性能直接影响磁悬浮列车在复杂工况下的运行稳定性和安全性。针对磁悬浮列车在复杂工况下的运行特性，以及运行过程中可能遇到的未知扰动，提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的模型预测控制(MPC)的控制策略。首先，根据常导电磁悬浮列车的机械结构和工作原理，对单点电磁悬浮系统进行建模，并分析其稳定性。然后，设计了基于PI控制策略的电流内环控制器和基于ESO-MPC控制策略的位置外环控制器组成的串级控制结构。其中，ESO用于估计系统状态和外部扰动,将估计结果引入MPC的目标代价函数，通过滚动时域优化机制输出预测控制律，进而降低模型失配对控制精度的影响。数值仿真结果表明，所提出的ESO-MPC控制策略相比传统模型预测控制策略和PID控制策略，在控制精度和抗干扰能力上有显著提升。
为提升磁浮列车通过隧道旅客乘坐的舒适性及安全性，需开展快速磁浮列车以不同速度隧道运行时气动力及车内变化规律研究。通过空气动力学数值模拟方式，模拟快速磁浮列车在单线隧道内压力传播特性，分别对不同运行速度下隧道壁面压力、列车表面压力及车内压力的变化情况进行分析。分析结果表明：随着速度增大，隧道壁面压力峰值和幅值均增大，且列车表面鼻尖位置的压力正峰值及幅值最大，仍然满足车体疲劳强度指标±4 KPa的要求；车体表面测点压力近似于列车运行速度的2.1～2.4次方正比关系；列车内部压力变化最大的位置为头车，当速度小于160 km/h时，密封指数超过5 s，司机室内瞬变压力小于0.8 KPa/3 s，满足人体舒适性要求；当速度达到180 km/h时，密封指数需超过7 s，司机室内部压力变化率小于0.8 KPa/3 s。
有限元仿真分析是常导型高速磁浮列车研究中重要的研究手段之一，针对长定子直线同步电机的有限元模型在网格剖分加密带来的仿真时长增长、计算效率较低的问题，为加快仿真计算速度，提高研究效率，提出一种基于静态参数映射的电机等效电路降阶模型(ECE)。并通过比对等效电路降阶模型与降阶前的有限元模型在全速度范围和不同工况下的仿真结果，验证了降阶模型的准确性，降阶模型极大的提升了仿真计算速度，提高了研究效率。
以永磁偏置径向磁轴承优化设计为目标，考察了三种性能较优且实现简单的永磁偏置径向磁轴承结构方案。通过等效磁路法和有限元计算，在充分研究多种结构方案的基础上优选出八磁极异极性PRMB、对称八磁极同极性PRMB以及偏置八磁极同极性PRMB三种拓扑结构。在相同设计约束条件下，对优化后的结构进行对比，并与电磁轴承方案比较。结果表明，永磁偏置磁轴承在相同体积限制下能提供更大承载力，其中八磁极异极性PRMB适用于轴向较短、功耗要求不严格的情况；对称八磁极同极性PRMB适用于轴向相对较长、对磁滞损耗和涡流损耗要求较严格的场景；偏置八磁极同极性PRMB适用于对偏心刚度要求低、对磁滞损耗和涡流损耗要求较严格的场景。
永磁联轴器由于其磁场表现出强非线性，从而使得其动力学特性难以预测，对筒式永磁联轴器的刚度特性进行了分析。首先，采用有限元软件COMSOL建立了筒式永磁联轴器的三维有限元模型，分别计算了存在旋转角度、径向偏移量和轴向偏移量时的轴向扭矩、径向力和轴向力；随后对仿真结果使用傅里叶级数展开进行了修正拟合，并对拟合后的力、力矩进行关于对应偏移量、角度的求导，得到了永磁联轴器的扭转、径向及轴向刚度；最后通过永磁联轴器静态试验台进行了静态性能试验。结果表明，永磁联轴器扭转刚度达峰值时，仿真结果为8.89N·m/(°)，试验结果为8.38 N·m/(°)，相对误差为6.09%，验证了仿真分析的准确性。
磁力同步耦合器能够通过磁场以非接触的方式实现力矩的传递，具有天然的过载保护和隔振功能，但同时，内外永磁转子的软连接，使得内磁转子易于受到负载的波动而产生振动，影响到了磁力同步耦合器工作的平稳性及可靠性。针对这一问题，采用层模型法将磁力同步耦合器分为了内、外永磁体区域及气隙区域等3个子区域，基于Maxwell方程组建立各区域的二维解析模型，采用分离变量法求解出了各区域内磁场分布，结合Maxwell应力张量法建立了磁力矩及扭转刚度方程，考察磁力同步耦合器负载端受到恒定力矩激励下，磁极对数及负载载荷对内磁转子运动的影响。结果表明，随着磁极对数的增加，耦合器初始扭转刚度先增大后减小，内磁转子振动幅值先减小后增大；同时随着负载增大扭转刚度逐步下降，负载到达最大工作转矩时扭转刚度趋于0，内磁转子振动幅值逐步达到最大。
为提高车辆能源效率及行驶过程中平顺性和操纵稳定性，提出一种融入电磁感应馈能元件的磁力馈能悬架，并对其进行稳定性研究。选用馈能电磁主动悬架性能指标作为目标函数，采用改进粒子群算法优化PID参数控制该悬架。仿真结果表明，以滤波白噪声模拟C级路面作为输入，相比于被动悬架和标准粒子群PID控制的主动悬架，基于改进粒子群PID控制的悬架系统的三个性能评价指标的均方根值和峰值都有所改善。与被动悬架相比，最重要的指标车身垂直加速度的均方根植提升了29.03%，峰值提升了29.6%。经过改进粒子群算法优化的PID控制避免了PID参数确定过程中的问题，使馈能电磁主动悬架的控制效果更佳。
针对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)老化特征预测精度不高的问题，提出了改进鲸鱼算法(IWOA)与BP神经网络结合的IGBT老化特征预测方法。首先，分析IGBT失效模式，选取集射极关断尖峰电压(Vce-p)和IGBT模块内部的热敏电阻阻值(Rntc)作为监测指标。接着，搭建基于BP神经网络的IGBT老化状态预测模型，针对BP神经网络训练效率低、精度不足的问题，采用鲸鱼算法对BP神经网络输入权值和隐含层阈值进行优化。然后，针对鲸鱼算法全局优化能力弱和易陷入局部最优等问题，进一步融合随机性学习策略和柯西变异策略进行改进。最后，搭建仿真环境完成对基于改进鲸鱼算法优化BP神经网络(IWOA-BP)的IGBT老化特征预测模型的建模，并使用获取的老化数据分别对所提预测模型进行训练和验证，再与不同预测模型作对比。仿真结果显示，IWOA-BP预测模型在IGBT老化预测中表现出更高的精度和适用性。
<正>作为一种功能材料,磁性材料在国民经济和科学技术的各个领域得到了广泛应用,磁悬浮便是其中之一。磁悬浮技术以其无接触、高速度和高精度的特性,逐渐从实验室走向实际应用,成为现代交通、工业制造和能源领域的重要创新方向。作为一种革命性的悬浮与驱动技术,磁悬浮重新定义了运输系统的速度与效率,也为精密制造、医疗设备乃至太空探索提供了全新的解决方案。
<正>永磁体用合金及其制造方法以及永磁体及其制造方法公开号:CN114556496A公开日:2022.05.27申请人:国立大学法人东北大学;日立金属株式会社本发明的永磁体用合金含有41原子%以上53原子%以下的Mn、46原子%以上53原子%以下的Al和0.5原子%以上10原子%以下的Cu，具有四方晶结构的稳定相的比率为50%以上。塑性软磁性导磁、无线充电隔磁器件及其制备方法和应用公开号:CN114613567A公开日:2022.06.10
原材料：宝钢磁业、春光磁业、金拿迪 装备制造：天通吉成、大正电子、麦格雷博、红铭硬质合金有限公司 检测设备仪器：天恒测控、上海爱硕、力田磁电 磁性材料：天通控股、新康达、自贡江阳、南通冠优达磁业股份有限公司、广东泛瑞新材料公司