Magneettinen levitaatio

Magneettinen levitaatio on tekniikka, tapa nostaa esinettä pelkän magneettikentän avulla . Magneettista painetta käytetään kompensoimaan gravitaatiokiihtyvyyttä tai muita kiihtyvyksiä.

Earnshaw'n lause sanoo, että vain ferromagneetteja käyttämällä ei ole mahdollista pitää esinettä painovoimakentässä vakaasti . Tästä huolimatta levitaatio on mahdollista servomekanismien, diamagneettien, suprajohteiden ja pyörrevirtajärjestelmien avulla .

Joissain tapauksissa nostovoima saadaan aikaan magneettisella levitaatiolla, mutta siinä on mekaaninen tuki, joka antaa vakautta. Näissä tapauksissa ilmiötä kutsutaan pseudolevitaatioksi .

Magneettista levitaatiota käytetään magleveissa , magneettisissa laakereissa ja tuotenäytöissä.

Tapoja toteuttaa magneettinen levitaatio

  1. Kestomagneetilla _
  2. Sähkömagneetin käyttö
  3. Suprajohtavan magneetin käyttö [1]

Magneettisen levitaation päätyypit

  1. Sähkömagneettisten järjestelmien avulla
  2. Sähködynaamisten järjestelmien avulla [ 1]

Nostovoima

Magneettiset materiaalit ja järjestelmät pystyvät vetää puoleensa tai hylkimään toisiaan magneettikentästä ja magneetin pinnasta riippuvalla voimalla. Tästä seuraa, että magneettinen paine voidaan määrittää .

Suprajohteen magneettikentän magneettinen paine lasketaan kaavalla:

missä on voima pinta-alayksikköä kohti pascaleina , on magneettinen induktio suprajohteen yli Teslassa ja = 4π×10 −7  N·A −2 on tyhjiön magneettinen permeabiliteetti . [2]

Kestävyys

Staattinen

Staattinen stabiilius tarkoittaa, että mikä tahansa siirtymä tasapainotilasta saa nettovoiman työntämään kohteen takaisin tasapainotilaan.

Earnshaw'n lause osoitti lopulta, että oli mahdotonta levitoida esinettä käyttämällä vain staattisia makroskooppisia magneettikenttiä. Mihin tahansa paramagneettiin vaikuttavat voimat missä tahansa yhdistelmässä gravitaatio- , sähköstaattisten ja magnetostaattisten voimien kanssa tekevät kohteen sijainnista parhaimmillaan epävakaan yhden akselin ympärillä, ja tämä voi antaa epävakaan tasapainon kaikkien akseleiden ympärillä. On kuitenkin olemassa useita mahdollisuuksia tehdä levitaatio todelliseksi, käyttämällä elektronista stabilointia tai diamagneetteja (koska magneettinen permeabiliteetti on pienempi [3] ) voidaan osoittaa, että diamagneettiset materiaalit ovat stabiileja ainakin yhden akselin ympärillä ja voivat olla stabiileja kaikilla kirveet. Johtimilla on suhteellinen läpäisevyys jälkimmäisen vaihtomagneettikentille, joten jotkin vaihtovirralla toimivia magneetteja käyttävät kokoonpanot ovat stabiileja yksinään.

Dynaaminen

Dynaaminen vakaus ilmenee tapauksissa, joissa levitoiva järjestelmä pystyy tukahduttamaan mahdollisen värähtelyliikkeen.

Magneettikentät ovat konservatiivisia voimia , ja siksi niillä ei periaatteessa voi olla sisäänrakennettua vaimennusmenetelmää. Itse asiassa monissa levitaatiojärjestelmissä on riittämätön vaimennus. [4] Siten värähtelyjä voi esiintyä ja ne voivat viedä kohteen pois tasapainovyöhykkeeltä.

Liikkeen vaimennus suoritetaan useilla tavoilla:

Käyttö

Magneettiset levitaatioajoneuvot

Maglev eli magneettinen levitaatio on kuljetusmenetelmä, joka ripustaa, ohjaa ja ajaa ajoneuvoja, pääasiassa junia, käyttämällä magneettista levitaatiota. Tämä menetelmä on nopeampi ja hiljaisempi kuin pyörän käyttö.

Maglevin suurin nopeus mitattiin Japanissa vuonna 2003 [5] ja se oli 581 km/h, mikä on 6 km/h nopeampi kuin TGV -ennätys .

Vuoden 2017 alussa ainoa kaupallisesti käytetty magneettinen levitaatiojuna maailmassa oli Shanghain maglev [6] .

Magneettiset laakerit

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 -lehti "Technologies in the Electronic Industry" nro 6 2007. Tekninen levitaatio: menetelmien katsaus. . Haettu 10. tammikuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 11. tammikuuta 2018.
  2. ↑ Luento 19 MIT 8.02 Sähkö ja magnetismi, kevät 2002
  3. ↑ Braunbeck, W. Kappaleiden vapaa ripustus sähkö- ja magneettikentissä, Zeitschrift für Physik, 112, 11, s. 753-763 (1939)
  4. ↑ Katsaus hylkivävoimaisten Maglev-jousitusjärjestelmien dynaamiseen vakauteen - Y. Cai ja DMRote
  5. ↑ Japanilainen magneettijuna teki uuden maailmanennätyksen | maailman uutisia | The Guardian . Käyttöpäivä: 30. tammikuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 6. helmikuuta 2013.
  6. ↑ "Nopea pakopaikka vertaansa vailla" . Käyttöpäivä: 28. tammikuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 27. tammikuuta 2017.

Linkit