磁懸浮技術(shù)（英文：electromagnetic levitation，electromagnetic suspension）簡稱EML技術(shù)或EMS技術(shù)，是指利用磁力克服重力使物體懸浮的一種技術(shù)。
懸浮技術(shù)主要包括磁懸浮、光懸浮、聲懸浮、氣流懸浮、電懸浮、粒子束懸浮等，其中磁懸浮技術(shù)比較成熟。磁懸浮技術(shù)實現(xiàn)形式比較多，主要可以分為系統(tǒng)自穩(wěn)的被動懸浮和系統(tǒng)不能自穩(wěn)的主動懸浮等。已被廣泛應(yīng)用于航空、航天、精密儀器、儀表、機械制造和交通運輸等領(lǐng)域。
1842年，英國物理學(xué)家Earnshaw就提出了磁懸浮的概念。1937年，德國的赫爾曼·肯佩爾申請了磁浮列車這一的專利。1989年3月，國防科技大學(xué)研制出中國第一臺磁懸浮試驗樣車。2015年12月26日，“長沙磁浮快線”采用了此前西南交通大學(xué)與中車株洲電力機車有限公司研制的中低速磁浮列車系統(tǒng)技術(shù)。當(dāng)?shù)貢r間2022年9月20日，中國中車面向全球發(fā)布時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)。2022年10月消息，電磁橇在濟南成功運行，對于噸級及以上物體最高推進速度可達(dá)每小時1030公里。2023年4月，中國工程和鐵路研究人員稱，在上海和杭州市之間建造世界首條超級高鐵線路最有可能性。這條150公里長的真空隧道將允許磁懸浮列車以高達(dá)1000公里/小時的速度行駛，僅需9分鐘車程就可到達(dá)。2023年11月17日，深圳市造“最小最輕”全磁懸浮人工心臟——Corheart6首次亮相本屆中國國際高新技術(shù)成果交易會。
歷史發(fā)展
提出概念
1842年，英國物理學(xué)家塞繆爾·恩紹便提出了磁懸浮的概念。同時指出：單靠永久四氧化三鐵是不能將一個鐵磁體在所有六個自由度上都保持在自由穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。在1900年初，美國，法國等專家曾提出物體擺脫自身重力阻力并高效運營的若干猜想--也就是磁懸浮的早期模型。并列出了無摩擦阻力的磁浮列車使用的可能性。然而，當(dāng)時由于科學(xué)技術(shù)以及材料局限性磁懸浮列車只處于猜想階段，未提出一個切實可行的辦法來實現(xiàn)這一目標(biāo)。德國的赫爾曼·肯佩爾于1937年申請了磁懸浮列車這一的專利。20世紀(jì)60年代，世界上出現(xiàn)了3個載人的氣墊車實驗系統(tǒng)，它是最早對磁懸浮列車進行研究的系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展，特別是固體電子學(xué)的出現(xiàn)，使原來十分龐大的控制設(shè)備變得十分輕巧，這就給磁懸浮列車技術(shù)提供了實現(xiàn)的可能。
研制成功
德國牽引機車公司的馬法伊研于1969年制出小型磁浮列車系統(tǒng)模型，以后命名為TR01型，該車在1km軌道上時速達(dá)165km，這是磁懸浮列車發(fā)展的第一個里程碑。美國科學(xué)家詹姆斯·鮑威爾和戈登·丹比在1966年提出了第一個具有實用性質(zhì)的磁懸浮運輸系統(tǒng)。在1986年，西南交通大學(xué)就率先召開了磁浮技術(shù)與磁浮列車技術(shù)研究大會，成為國內(nèi)較早啟動該領(lǐng)域研究的高校科研單位。1988年，交大磁浮團隊完成了單自由度鐵球懸浮實驗，對電磁吸力懸浮原理有了本質(zhì)的認(rèn)識。1989年3月，國防科技大學(xué)研制出中國第一臺磁懸浮試驗樣車。西南交大磁浮團隊在1990年研究成功了由 4臺小電磁鐵構(gòu)成的磁浮模型車，并實現(xiàn)了模型車的穩(wěn)定懸浮和基于直線電機的驅(qū)動。1994年10月，連級三教授帶領(lǐng)的研究團隊成功地研制出了第一輛可載人4噸磁浮車及其試驗線，并實現(xiàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定懸浮與運行，這是在磁浮列車領(lǐng)域的首次突破，標(biāo)志著開始擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的磁浮列車技術(shù)。該項目1996年通過科技成果鑒定，并獲該年度鐵道部科技進步二等獎和1997年度國家科技進步三等獎。中國第一條磁懸浮列車試驗線于1995年在西南交通大學(xué)建成，并且成功進行了穩(wěn)定懸浮、導(dǎo)向、驅(qū)動控制和載人運行等時速為30.0 km的試驗。西南交通大學(xué)這條試驗線的建成，標(biāo)志中國已經(jīng)掌握制造磁懸浮列車的技術(shù)。
全面發(fā)展
青城山磁浮車工程試驗線的可行性研究于1997年3月通過國家科委工業(yè)科技司組織的專家評審；1998年，青城山磁浮列車工程試驗示范線工程立項，并開始籌備建設(shè)青城山磁浮列車工程試驗線；2001年，開始動工修建長430m的青城山磁浮列車工程試驗線。上海磁浮示范運營線工程項目于2001年年1月正式啟動；3月1日，上海磁浮列車示范運營線工程舉行開工儀式；9月，上海磁浮列車工程進入技術(shù)攻堅關(guān)鍵性階段；11月，上海磁浮列車龍陽路站架梁成功。2002年2月，上海磁浮列車系統(tǒng)設(shè)備安裝全面展開；7月，上海磁浮示范運營線進行系統(tǒng)調(diào)試，軌道梁制作完成；8月，上海市磁浮列車首批三節(jié)車廂運抵上海；次月，首列上海磁浮列車上線參加綜合調(diào)試；11月2日，上海磁浮列車示范運營線首根軌道梁起運；12月31日，上海磁浮示范運營線示范運營線舉行了通車典禮。2003年10月11日，上海磁浮示范運營線示范運營線開始開放運行。2005年，西南交通大學(xué)與上海磁浮交通工程技術(shù)中心簽訂了“上海城軌磁浮列車車輛總體設(shè)計”合同，并于次年3月又簽訂了“上海低速（城軌）磁浮交通試驗線工程懸浮控制設(shè)備供貨及服務(wù)”合同，全面參加上海城軌磁浮試驗線磁浮列車研制。上海磁浮列車示范運營線于2007年4月26日通過國家驗收。截至2006年4月，上海磁浮示范運營線共開通1條線路，線路總長30千米，采用磁浮系統(tǒng)，共計2座車站投入運營。
在2008年至2009年期間，西南交通大學(xué)又與CSR簽訂“中低速磁浮交通系統(tǒng)方案設(shè)計研究”合同，與中車株洲電力機車有限公司簽訂“中低速磁浮列車方案設(shè)計研究”合同。攻關(guān)中，交大團隊在系統(tǒng)設(shè)計首次提出了適用于中國國情的1860mm軌距和2800mm車寬。這標(biāo)志著西南交通大學(xué)在聯(lián)合企業(yè)推進中低速磁浮列車產(chǎn)業(yè)化的工作中又邁進一步。為進一步推動中低速磁浮列車工程化，西南交大與南車株洲電力機車有限公司于2011年又簽訂了“常導(dǎo)短定子異步驅(qū)動懸浮架試驗車懸浮控制系統(tǒng)研制”和“常導(dǎo)短定子異步驅(qū)動中低速磁浮列車系統(tǒng)設(shè)計與試驗研究”合同；于2011年簽訂了“常導(dǎo)短定子異步驅(qū)動中低速磁浮列車懸浮控制系統(tǒng)”，全面參加了株洲市中低速磁浮列車的研制。中低速磁浮列車于2012年1月20日在中車株洲電力機車有限公司內(nèi)下線，這是一條按商業(yè)運行條件設(shè)計的磁浮列車及試驗線路，磁浮列車運行速度100km/h，能適應(yīng)試驗線各種曲線及坡道的要求。2013年由錢清泉院士牽頭的中國工程院“中低速磁浮交通技術(shù)與系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略研究”項目立項，項目研究匯聚國內(nèi)磁浮領(lǐng)域的院士專家，包括電氣工程學(xué)院和西南交通大學(xué)牽引動力國家重點實驗室相關(guān)專家教授，對中低速磁浮交通的發(fā)展戰(zhàn)略進行了深入研究，論證了發(fā)展中低速磁浮必在性和戰(zhàn)略意義，進一步推動了長沙中低速磁浮工程應(yīng)用線的建設(shè)。
試運行的長沙高鐵南站至長沙黃花國際機場的18.55km“長沙磁浮快線”于2015年12月26日采用了此前西南交通大學(xué)與中車株洲電力機車有限公司研制的中低速磁浮列車系統(tǒng)技術(shù)，該列車懸浮系統(tǒng)核心技術(shù)由西南交通大學(xué)提供。上海磁浮示范運營線（Shanghai Maglev Train）是服務(wù)于中國上海市的磁浮系統(tǒng)。2015年，日本L0型磁浮列車刷新了磁懸浮列車的世界記錄，達(dá)到時速603公里的記錄。
2017年9月5日，上海磁浮列車總計運輸乘客5000萬人次、安全運行1688萬千米。2019年5月23日10時50分，中國時速600公里高速磁浮試驗樣車在青島市下線。這標(biāo)志著中國在高速磁浮技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。2022年，天瑞重工獲批成立全國磁懸浮動力技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化工作組，牽頭建設(shè)中國磁懸浮動力技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系，并被認(rèn)定為“國家企業(yè)技術(shù)中心”。2023年11月17日，深圳市造“最小最輕”全磁懸浮人工心臟——Corheart6首次亮相本屆中國國際高新技術(shù)成果交易會，吸引了來自世界各地的參展商和觀眾駐足了解。深圳核心醫(yī)療科技股份有限公司的這款產(chǎn)品，已開始進軍海外市場。
技術(shù)原理
理論依據(jù)
磁懸浮技術(shù)的系統(tǒng)，是由轉(zhuǎn)子、傳感器、控制器和執(zhí)行器4部分組成，其中執(zhí)行器包括電磁鐵和功率放大器兩部分。假設(shè)在參考位置上，轉(zhuǎn)子受到一個向下的擾動，就會偏離其參考位置，這時傳感器檢測出轉(zhuǎn)子偏離參考點的位移，作為控制器的微處理器將檢測的位移變換成控制信號，然后功率放大器將這一控制信號轉(zhuǎn)換成控制電流，控制電流在執(zhí)行磁鐵中產(chǎn)生磁力，從而驅(qū)動轉(zhuǎn)子返回到原來平衡位置。因此，不論轉(zhuǎn)子受到向下或向上的擾動，轉(zhuǎn)子始終能處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。
應(yīng)用原理
磁懸浮技術(shù)的工作原理為，通過給電磁鐵提供交變電流，使電磁鐵中線圈產(chǎn)生磁通量的變化，從而使電磁鐵周邊產(chǎn)生磁場，通過控 制器，使懸浮體受到的磁力與其重力相等，從而使懸浮體在空中懸浮。并且，假設(shè)因為某種原因，懸浮體在平衡位置處出現(xiàn)了微小的擾動，偏離了平衡位置。此時，由位置傳感器檢測出懸浮體偏離的位移大小，并將該數(shù)據(jù)通過控制器的微處理器轉(zhuǎn)換為控制信號，再通過功率放大器將該控制信號轉(zhuǎn)換為控制電流，根據(jù)位移的方向和大小確定控制電流的大小，經(jīng)過多次迭代微調(diào)，從而迫使懸浮體返回原來的平衡位置。
典型結(jié)構(gòu)
基于磁懸浮技術(shù)的帶式輸送機托結(jié)構(gòu)設(shè)計包括：帶式輸送機總體結(jié)構(gòu)形式和帶式輸送機普通托輾結(jié)構(gòu)形式。其中帶式輸送機主要結(jié)構(gòu)有輸送帶、滾筒、托棍、支架、料倉等。其運輸原理如下：利用滾筒與輸送帶接觸從而相互之間產(chǎn)生的摩擦力，來使輸送帶獲得一個向前的驅(qū)動力，承載著物料進行輸送工作。其中，根據(jù)與輸送帶接觸產(chǎn)生的摩擦力驅(qū)動托輯結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)。托輯的主要作用是為輸送帶和物料提供一個承載力。帶式輸送機普通托輾結(jié)構(gòu)形式的主要結(jié)構(gòu)組成有外皮、轉(zhuǎn)軸、密封裝置、軸承、底座等。作為一種常見的承載結(jié)構(gòu)，托棍的工作原理如下：軸承內(nèi)圈、內(nèi)密封圈和小端蓋與中心軸固定，不隨外皮的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動；但是，軸承外圈、底座、外密封圈和大端蓋隨外皮旋轉(zhuǎn)。對于中心軸，它的結(jié)構(gòu)比較簡單，上下兩端與外接支架相連。托棍的另一個重要結(jié)構(gòu)就是密封裝置，它能在一定程度上影響托輯的工作性能以及使用壽命。
主要特點
優(yōu)點
由于懸浮體不與外界 有直接接觸，因此優(yōu)點明顯 ：一是磨損很小，并且在真空和腐蝕性介質(zhì)中可以長期使用；二是機械摩擦力幾乎等于零， 僅有少量的轉(zhuǎn)動空氣摩阻力，因此功耗較低，噪聲小，且不需要潤滑劑，從而適用于機械工程中的高速轉(zhuǎn)動工程。因為 磁懸浮體對于外界干擾有著很好的穩(wěn)定性，同時，傳感器也可實時記錄數(shù)據(jù)，用于故障的診斷與運營過程中的監(jiān)測。
缺點
在陸地上的交通工具沒有輪子是很危險的。要克服很大的慣性，只有通過輪子與軌道的制動力來克服。磁浮列車沒有輪子，如果突然停電，靠滑動摩擦是很危險的。而對于磁懸浮，當(dāng)遭遇突然停電，采取的是機械臂鎖死軌道強制停車，這正是磁懸浮相對于輪軌滑動摩擦制動方式而言會更加危險，會導(dǎo)致車毀人亡的悲劇，國外無一例建造正是此特點。此外，磁懸浮列車又是高架的，發(fā)生事故時在5米高處救援很困難，沒有輪子，拖出事故現(xiàn)場困難；若區(qū)間停電，其他車輛、吊機也很難靠近。但是相比較于其他輪軌鐵路，不論高鐵、地鐵，還是輕軌鐵路，也同樣是高架的。
技術(shù)分類
抗磁質(zhì)懸浮
1842年，英國物理學(xué)家Earnshow在研究點粒子集在靜電力作用下的穩(wěn)定靜止問題時提出著名的恩肖理論，這個定理后來被推廣到滿足平方反比例定律力場中的物體靜止平衡問題。恩肖指出，物體處于穩(wěn)定的靜止?fàn)顟B(tài)需要兩個條件，物體在平衡點處合力為零同時物體在平衡點處合力的通量小于零。其中第二條件，合力通量小于零保證了物體的動態(tài)穩(wěn)定，也就是物體受到擾動后，所受到的合力仍然指向平衡點。對于永磁體與鐵磁質(zhì)、永磁體之間的作用力滿足平方反比關(guān)系，所以根據(jù)恩肖理論，永磁體之間或者永磁體與鐵磁質(zhì)之間是不可能產(chǎn)生穩(wěn)定的磁懸浮的。恩肖理論中的兩個條件后來被布魯貝克于1939年應(yīng)用于磁介質(zhì)或者電介質(zhì)在磁場或者電場中的穩(wěn)定問題。布魯貝克指出對于相對磁導(dǎo)率小于1的磁介質(zhì)可以在靜磁場中保持穩(wěn)定。相對磁導(dǎo)率小于1的磁材料，通常稱為抗磁質(zhì)，這種磁懸浮通常稱為抗磁質(zhì)懸浮。但是抗磁質(zhì)的磁化率絕對值往往很小，目前磁化率最大的抗磁質(zhì)為熱解碳，其磁化率為-400e-6，所以抗磁質(zhì)懸浮往往需要比較強的磁場。金屬金屬鉍、銻、水以及絕大多數(shù)的有機化合物都是抗磁質(zhì)，2010年諾貝爾物理學(xué)獎安德烈- 蓋姆在1997首次成功用16T的磁場將一只青蛙懸浮。
超導(dǎo)斥力懸浮
除了抗磁質(zhì)外超導(dǎo)體處于超導(dǎo)態(tài)時，由于邁斯納效應(yīng)磁通量不能穿透超導(dǎo)體，其磁化率等于-1，所以其滿足布魯貝克推論的條件，這種懸浮稱為超導(dǎo)體斥力懸浮。
超導(dǎo)釘扎懸浮
對于非理想第二類超導(dǎo)體來說，其具有釘扎效應(yīng)，當(dāng)非理想第二類超導(dǎo)體處于混合態(tài)時，非理想第二類超導(dǎo)體可以俘獲并釘扎磁力線，與磁場產(chǎn)生釘扎力，利用釘扎效應(yīng)也可以產(chǎn)生磁懸浮，這種懸浮稱為釘扎懸浮或者量子懸浮。
渦流懸浮
對于常規(guī)磁介質(zhì)，比如弱磁性材料，其相對磁導(dǎo)率接近于1，當(dāng)其表面或者內(nèi)部產(chǎn)生渦流時，相當(dāng)于產(chǎn)生抗磁效應(yīng)，使物體等效相對磁導(dǎo)率小于1。當(dāng)然渦流懸浮也可以利用，楞次定律來解釋。渦流懸浮通常使用交流電源、電磁鐵和導(dǎo)電的弱磁材料比如銅、鋁作為懸浮物體。
電動懸浮
電動懸浮也是渦流原理，但是渦流的產(chǎn)生并不是因為磁源交變，而是因為磁體與弱磁性材料之間發(fā)生相對移動。比如，磁體（永磁體或者超導(dǎo)磁體）在鋁板或者銅板上快速移動，那么鋁板或者銅板上會感應(yīng)渦流，渦流阻礙磁體與銅板與鋁板的相對運動，運動方向產(chǎn)生磁阻力，垂直方向產(chǎn)生使物體可以懸浮浮力。
主動控制懸浮
主動控制懸浮是對不能夠自穩(wěn)的懸浮系統(tǒng)采用閉環(huán)控制的方法是懸浮穩(wěn)定的一種懸浮技術(shù)。電磁吸力懸浮是主動控制懸浮的一種。此外還有諧振懸浮、自旋穩(wěn)定懸浮等多種形式的懸浮技術(shù)。
技術(shù)
空間技術(shù)
隨著航天事業(yè)的發(fā)展，模擬微重力環(huán)境下的空間懸浮技術(shù)已成為進行相關(guān)高科技研究的重要手段。至2012年的懸浮技術(shù)主要包括電磁懸浮、光懸浮、聲懸浮、氣流懸浮、靜電懸浮、粒子束懸浮等，其中電磁懸浮技術(shù)比較成熟。一般習(xí)慣叫electromagnetic suspension (EMS)。它的主要原理是利用高頻電磁場在金屬表面產(chǎn)生的渦流來實現(xiàn)對金屬球的懸浮。將一個金屬樣品放置在通有高頻電流的線圈上時，高頻電磁場會在金屬材料表面產(chǎn)生一高頻渦流，這一高頻渦流與外磁場相互作用，使金屬樣品受到一個洛淪茲力的作用。在合適的空間配制下，可使洛淪茲力的方向與重力方向相反，通過改變高頻源的功率使電磁力與重力相等，即可實現(xiàn)電磁懸浮。一般通過線圈的交變電流10^4-10^6Hz。同時，金屬上的渦流所產(chǎn)生的焦耳熱可以使金屬熔化，從而達(dá)到無容器熔煉金屬的目的。至2012年，在空間材料的研究領(lǐng)域，EML技術(shù)在微重力、無容器環(huán)境下晶體生長、固化、成核及深過冷問題的研究中發(fā)揮了重要的作用。至2012年世界上有三種類型的磁懸浮。一是以德國為代表的常導(dǎo)電式磁懸浮，二是以日本為代表的超導(dǎo)電動磁懸浮，這兩種磁懸浮都需要用電力來產(chǎn)生磁懸浮動力。而第三種，就是中國的永磁懸浮，它利用特殊的永磁材料，不需要任何其他動力支持。
中國技術(shù)
2006年8月17日，“中華01號”永磁懸浮路車模型在大連市舉行的2006中國國際專利技術(shù)與產(chǎn)品交易會上亮相。該模型是大連3000米永磁懸浮試驗線路的仿真微縮，專為城市之間的區(qū)域交通設(shè)計。列車在高架的磁軌上運行，設(shè)計時速230公里，既可貨運，又可客運，適用于大都市圈的交通運輸。3000米永磁懸浮試驗線擬定年底在開發(fā)區(qū)建設(shè)。2006年8月17日上午，在大連世界博覽廣場舉辦的“2006年中國國際專利技術(shù)與產(chǎn)品交易會”上，“中華01號”1/10槽軌永磁懸浮微縮路車很醒目。該車按照1/10比例微縮，幾何尺寸按實車微縮；路橋結(jié)構(gòu)、軌道結(jié)構(gòu)、車輛結(jié)構(gòu)與懸浮功能為仿真微縮。在技術(shù)人員的操作下，懸浮在槽軌上的微縮列車十分輕巧“跑”起來，啟動、剎車十分靈活并且悄無聲息。至2012年，世界上有3種類型磁懸浮技術(shù)，即日本的超導(dǎo)電動磁懸浮、德國的常導(dǎo)電磁懸浮和中國的永磁懸浮。永磁懸浮技術(shù)是中國大連擁有核心及相關(guān)技術(shù)發(fā)明專利的原始創(chuàng)新技術(shù)。
日本和德國的磁浮列車在不通電的情況下，車體與槽軌是接觸在一起的，而利用永磁懸浮技術(shù)制造出的磁懸浮列車在任何情況下，車體和軌道之間都是不接觸的。中國永磁懸浮與國外磁懸浮相比有五大方面的優(yōu)勢：一是懸浮力強。二是經(jīng)濟性好。三是節(jié)能性強。四是安全性好。五是平衡性穩(wěn)定。槽軌永磁懸浮是專為城市之間的區(qū)域交通設(shè)計的，列車在高架的槽軌上運行，設(shè)計時速230公里，既可客運，又可貨運。2010年4月8日，中國首輛高速磁懸浮國產(chǎn)車在成都交付。該樣車由中國航空工業(yè)集團有限公司成都飛機工業(yè)（集團）有限公司制造，標(biāo)志著該企業(yè)已經(jīng)具備了磁懸浮車輛國產(chǎn)化、整車集成和制造能力。該高速磁浮列車可以達(dá)到每小時100公里。航空工業(yè)成飛此次交付的車輛是參照德國轉(zhuǎn)讓技術(shù)，按照上海市磁浮公司的改進方案要求研制的第一輛工程化樣車，在上海編組成列后，投入上海示范線的商業(yè)營運，并有望在世博會期間投入使用。2021年10月，“羲和號”高性能技術(shù)衛(wèi)星平臺在軌試驗成功后，是世界上首次將磁懸浮技術(shù)在航天器上進行工程應(yīng)用。
2025年6月16日，由湖北東湖實驗室自主研發(fā)的“一公里高速磁懸浮測試線”公開演示，試驗車在電磁力的推動下，成功跑出每小時650公里的“極速”，打破同類型平臺的全球紀(jì)錄。
應(yīng)用
利用“同性相斥，異性相吸”的原理，讓四氧化三鐵具有抗拒地心引力的能力，使車體完全脫離軌道，懸浮在距離軌道約1厘米處，騰空行駛，創(chuàng)造了近乎“零高度”空間飛行的奇跡。世界第一條磁懸浮列車示范運營線，上海磁浮示范運營線，建成后，從浦東龍陽路站到上海浦東國際機場，三十多公里只需7～8分鐘。上海磁懸浮列車是“常導(dǎo)磁斥型”磁懸浮列車。是利用“同名磁極相互排斥”原理設(shè)計，是一種排斥力懸浮系統(tǒng)，利用安裝在列車兩側(cè)轉(zhuǎn)向架上的懸浮電四氧化三鐵，和鋪設(shè)在軌道上的磁鐵，在磁場作用下產(chǎn)生的排斥力使車輛浮起來。就是說，軌道產(chǎn)生磁力的排斥力與列車的重力在一個相應(yīng)平衡的數(shù)據(jù)時，列車就會懸浮起來。列車底部及兩側(cè)轉(zhuǎn)向架的頂部安裝電磁鐵，在“工”字軌的上方和上臂部分的下方分別設(shè)反作用板和感應(yīng)鋼板，控制電磁鐵的電流使電磁鐵和軌道間保持1厘米的間隙，讓轉(zhuǎn)向架和列車間的排斥力與列車重力相互平衡，利用磁鐵排斥力將列車浮起1厘米左右，使列車懸浮在軌道上運行。這必須精確控制電磁鐵的電流。懸浮列車的驅(qū)動和同步直線電動機原理一模一樣。通俗說，在位于軌道兩側(cè)的線圈里流動的交流電，能將線圈變成電磁體，由于它與列車上的電磁體的相互作用，使列車開動。講得更通俗直白一點，相當(dāng)于電動機轉(zhuǎn)子和定子之間的旋轉(zhuǎn)運動變成了磁浮列車和軌道之間的直線運功。
磁懸浮列車相當(dāng)于電動機的轉(zhuǎn)子，而軌道相當(dāng)于電動機的定子。列車頭部的電磁體N極被安裝在靠前一點的軌道上的電磁體S極所吸引，同時又被安裝在軌道上稍后一點的電磁體N極所排斥。列車前進時，線圈里流動的電流方向就反過來，即原來的S極變成N極，N極變成S極。周而復(fù)始，列車就向前奔馳。穩(wěn)定性由導(dǎo)向系統(tǒng)來控制。“常導(dǎo)型磁斥式”導(dǎo)向系統(tǒng)，是在列車側(cè)面安裝一組專門用于導(dǎo)向的電磁鐵。列車發(fā)生左右偏移時，列車上的導(dǎo)向電磁鐵與導(dǎo)向軌的側(cè)面相互作用，產(chǎn)生排斥力，使車輛恢復(fù)正常位置。列車如運行在曲線或坡道上時，控制系統(tǒng)通過對導(dǎo)向磁鐵中的電流進行控制，達(dá)到控制運行目的。“常導(dǎo)型”磁浮列車的構(gòu)想由德國工程師赫爾曼·肯佩爾于1922年提出。“常導(dǎo)型”磁懸浮列車及軌道和電動機的工作原理完全相同。只是把電動機的“轉(zhuǎn)子”布置在列車上，將電動機的“定子”鋪設(shè)在軌道上。通過“轉(zhuǎn)子”，“定子”間的相互作用，將電能轉(zhuǎn)化為前進的動能。電動機的“定子”通電時，通過電磁感應(yīng)就可以推動“轉(zhuǎn)子”轉(zhuǎn)動。當(dāng)向軌道這個“定子”輸電時，通過電磁感應(yīng)作用，列車就像電動機的“轉(zhuǎn)子”一樣被推動著做直線運動。上海磁浮示范運營線時速430公里，一個供電區(qū)內(nèi)只能允許一輛列車運行，軌道兩側(cè)25米處有隔離網(wǎng)，上下兩側(cè)也有防護設(shè)備。轉(zhuǎn)彎處半徑達(dá)8000米，肉眼觀察幾乎是一條直線；最小的半徑也達(dá)1300米。乘客不會有不適感。軌道全線兩邊50米范圍內(nèi)裝有目前國際上最先進的隔離裝置。
發(fā)展趨勢
隨著電子元件的集成化以及控制理論和轉(zhuǎn)子動力學(xué)的發(fā)展，經(jīng)過多年的研究工作，國內(nèi)外對該項技術(shù)的研究都取得了很大的進展。但是不論是在理論還是在產(chǎn)品化的過程中，該項技術(shù)都存在很多的難題，其中磁懸浮列車的技術(shù)難題是懸浮與推進以及一套復(fù)雜的控制系統(tǒng)，它的實現(xiàn)需要運用電子技術(shù)、電磁器件、直線電機、機械結(jié)構(gòu)、計算機、材料以及系統(tǒng)分析等方面的高技術(shù)成果。需要攻關(guān)的是組成系統(tǒng)的技術(shù)和實現(xiàn)工程化。磁懸浮軸承面向電力工程的應(yīng)用也具有廣闊的前景，根據(jù)磁懸浮軸承的原理，研制大功率的磁懸浮軸承和飛輪儲能系統(tǒng)以減少調(diào)峰時機組啟停次數(shù)；進行以磁懸浮軸承系統(tǒng)為基礎(chǔ)的振動控制理論的研究，將其應(yīng)用于汽輪機轉(zhuǎn)子的振動和故障分析中；通過調(diào)整磁懸浮軸承的剛度來改變汽輪機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計的思想，從而改善轉(zhuǎn)子運行的動態(tài)特性，避免共振，提高機組運行的可靠性等，這些都將為解決電力工程中的技術(shù)難題提供嶄新的思路。
參考資料 >
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5月23日10時50分 我國時速600公里高速磁浮試驗樣車下線 .每日經(jīng)濟新聞.2023-11-18
人才興魯展風(fēng)采｜11年技術(shù)攻關(guān)實現(xiàn)我國磁懸浮動力技術(shù)世界領(lǐng)跑 李永勝：為“雙碳”目標(biāo)貢獻山東力量 .閃電新聞.2023-11-18
“羲和號”發(fā)射成功！中國正式步入“探日”時代--經(jīng)濟·科技--人民網(wǎng).人民網(wǎng).2021-10-15
“貼地飛行”!7秒沖刺時速650公里，我國磁懸浮技術(shù)獲新突破.百家號.2025-06-18
磁懸浮—漂浮的列車.中國科學(xué)院.2023-11-18