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稀土永磁材料在磁悬浮列车中的应用

人气:发表时间:2018-11-07

     磁悬浮列车是一种现代高科技轨道交通工具,它通过电磁力实现列车与轨道之间的无接触的悬浮和导向,再利用直线电机产生的电磁力牵引列车运行,其主要技术系统原理包括三部分:①悬浮系统②推进系统③导向系统。其中悬浮系统是通过磁体“同名磁性相斥,异名磁性相吸”的原理来达到列车悬浮的效果,推进系统是通过永磁同步牵引电机来使得列车保持直线运动。那么这些磁体都是由什么材料组成的呢?其中,最重要的就是稀土永磁材料。
     稀土钕铁硼磁铁
     稀土永磁材料是以稀土金属元素(钐,钕混合稀土金属)与过渡族金属(如钴、铁等)组成的合金,用粉末冶金方法压型烧结,经磁场充磁后制得的一种磁性材料,主要分为稀土钴基永磁材料和稀土铁基永磁材料。它们都具有以下特点:
     1、高的磁特性,如高的磁能积。
     2、直线退磁特性:它们的退磁曲线基本为直线,恢复线与退磁曲线相重合,可逆磁导率接近于1.0。
     3、耐温高:烧结钐钴永磁体的居里温度可达850摄氏度,因此可适应高温环境工作。
     4、温度稳定性较好。
     因为其优异的永磁特性,所以在磁悬浮列车中应用很多。永磁同步牵引电机,也就是磁悬浮列车的推进系统,常采用钐钴永磁体或者钕铁硼永磁体。虽然钐钴永磁体的最大磁能积可达到35MGOe,居里温度670~850℃,使用温度可高达500℃,但因钴资源短缺,价格昂贵,大范围商业化永磁牵引系统采用钐钴磁体成本压力较大,而钕铁硼永磁体的理论最大磁能积为64MGOe,但其居里温度为320~460℃,只有在150℃以下应用较广泛。所以,由于制造原材料的成本高,使用条件较局限,导致磁悬浮列车的制造成本和运营成本都较昂贵。如何在较低成本的情况下制造出使用温度范围更广的永磁体,这会是科研的一大难题。
     中国第一条投入商业运营的磁悬浮专线------上海磁悬浮列车,采用常导磁吸式悬浮技术,利用车载磁体与轨道磁体间产生的排斥力和吸引力共同作用,从而产生向上悬浮力,达到使列车浮起来的效果,其中所用的磁体也为稀土永磁材料,如钕铁硼永磁材料。甚至还有永磁调速器、永磁联轴器、永磁悬浮轴承、永磁制动器等都用到了稀土永磁材料。可见,稀土永磁材料作为磁悬浮列车的磁体是必不可少的一类材料。
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