磁懸浮列車是一種利用磁極吸引力和排斥力的高科技交通工具。簡單地說，排斥力使列車懸起來、吸引力讓列車開動。

磁懸浮列車上裝有電磁體，鐵路底部則安裝線圈。通電後，地面線圈產生的磁場極性與列車上的電磁體極性總保持相同，兩者“同性相斥”，排斥力使列車懸浮起來。鐵軌兩側也裝有線圈，交流電使線圈變為電磁體。它與列車上的電磁體相互作用，使列車前進。列車頭的電磁體（N極）被軌道上靠前一點的電磁體（S極）所吸引，同時被軌道上稍後一點的電磁體（N極）所排斥——結果是一“推”一“拉”。磁懸浮列車執行時與軌道保持一定的間隙（一般為1—10cm），因此執行安全、平穩舒適、無噪聲，可以實現全自動化執行。磁懸浮列車的使用壽命可達35年，而普通輪軌列車只有20—25年。磁懸浮列車路軌的壽命是80年，普通路軌只有60年。此外，磁懸浮列車啟動後39秒內即達到最高速度，目前的最高時速是552公里。據德國科學家預測，到2014年，磁懸浮列車採用新技術後，時速將達1000公里。而一般輪軌列車的最高時速為300公里。

磁懸浮列車利用“同性相斥，異性相吸”的原理，讓磁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釐米處，騰空行駛，創造了近乎“零高度”空間飛行的奇蹟。

世界第一條磁懸浮列車示範運營線——上海磁懸浮列車，建成後，從浦東龍陽路站到浦東國際機場，三十多公里只需6～7分鐘。

上海磁懸浮列車是“常導磁吸型”（簡稱“常導型”）磁懸浮列車。是利用“異性相吸”原理設計，是一種吸力懸浮系統，利用安裝在列車兩側轉向架上的懸浮電磁鐵，和鋪設在軌道上的磁鐵，在磁場作用下產生的吸力是車輛浮起來。

列車底部及兩側轉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反作用板和感應鋼板，控制電磁鐵的電流使電磁鐵和軌道間保持1釐米的間隙，讓轉向架和列車間的吸引力與列車重力相互平衡，利用磁鐵吸引力將列車浮起1釐米左右，使列車懸浮在軌道上執行。這必須精確控制電磁鐵的電流。

懸浮列車的驅動和同步直線電動機原理一模一樣。通俗說，在位於軌道兩側的線圈裡流動的交流電，能將線圈變成電磁體，由於它於列車上的電磁體的相互作用，使列車開動。

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後一點的電磁體N極所排斥。列車前進時，線圈裡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。迴圈交替，列車就向前賓士。

穩定性由導向系統來控制。“常導型磁吸式”導向系統，是在列車側面安裝一組專門用於導向的電磁鐵。列車發生左右偏移時，列車上的導向電磁鐵與導向軌的側面相互作用，產生排斥力，使車輛恢復正常位置。列車如執行在曲線或坡道上時，控制系統透過對導向磁鐵中的電流進行控制，達到控制執行目的。

“常導型”磁懸浮列車的構想由德國工程師赫爾曼·肯佩爾於1922年提出。

“常導型”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“轉子”佈置在列車上，將電動機的“定子”鋪設在軌道上。透過“轉子”，“定子”間的相互作用，將電能轉化為前進的動能。我們知道，電動機的“定子”通電時，透過電磁感應就可以推動“轉子”轉動。當向軌道這個“定子”輸電時，透過電磁感應作用，列車就像電動機的“轉子”一樣被推動著做直線運動。

上海磁懸浮列車時速430公里，一個供電區內只能允許一輛列車執行，軌道兩側25米處有隔離網，上下兩側也有防護裝置。轉彎處半徑達8000米，肉眼觀察幾乎是一條直線；最小的半徑也達1300米。乘客不會有不適感。軌道全線兩邊50米範圍內裝有目前國際上最先進的隔離裝置。

磁懸浮列車的優點:

列車在鐵軌上方懸浮執行，鐵軌與車輛不接觸，執行速度快，能超過500 千米／小時，執行平穩、舒適，易於實現自動控制；無噪音，不排出有害的廢氣，有利於環境保護；可節省建設經費；運營、維護和耗能費用低。

磁懸浮的原理，一言以蔽之，就是利用電磁鐵同性相斥、異性相吸的基本原理，1922年，德國工程師赫爾曼·肯佩爾首次提出了電磁懸浮的理論，並在1934年申請了磁浮鐵路的專利。而中德合作開發的上海磁懸浮列車，是世界上第一條磁懸浮商業運營線路，上海磁懸浮列車是“常導磁吸型”（簡稱“常導型”）磁懸浮列車。磁懸浮列車是利用“異性相吸”原理設計，是一種吸力懸浮系統，利用安裝在列車兩側轉向架上的懸浮電磁鐵，和鋪設在軌道上的磁鐵。

磁懸浮的優點很明顯，無接觸執行、速度快、能耗低、環境影響小，但是缺點也不容忽視，因為磁懸浮列車沒有輪子，如果突然停電，或在高架橋上停車，救援難度是很大的。而上海磁懸浮列車的最大意義也在於提供了一個商業化運營的具體案例，可以驗證高度磁浮交通的成熟性、可用性、經濟型和安全性。筆者體驗過一次上海磁懸浮，接近30公里的行程僅需七八分鐘，感覺“像坐飛機一樣”。

大家都知道，北京也上馬了磁懸浮專案，又稱北京地鐵S1線即門頭溝線，北京的技術路線是中國產中低速磁懸浮，設計時速為100公里/小時，與上海磁浮430公里/小時的速度低了不少。北京磁浮的誕生也頗為波折，可以說是“起個大早，趕個晚集”，當年北京磁浮要做“中國第一，世界第二條中低速磁浮”，但不料被長沙磁浮趕超。

磁懸浮，利用的是磁體用性相斥的機理，運動再利用電流控制人造磁體不斷變化，所產生的推力，去加速懸浮體，作用交通工具的動力原，磁懸浮，的優點是最大限度的減少摩擦，減少能量的需求，是未來省際間人員交通往來的首選，是未來的，發展大方向。

磁懸浮是指利用磁力使得物體處於無接觸，無摩擦的平衡狀態的一種支撐方式。按照線圈導體屬性，磁懸浮技術可分為常導型和超導型;基礎原理為同性相斥，異性相吸，按照懸浮原理,磁懸浮技術可分為電磁懸浮系統(EMS)，永磁懸浮系統(PRS)，電動懸浮系統(EDS)，本文以懸浮原理對各個系統的原理進行逐一介紹。

電磁懸浮系統(EMS)

電磁吸引控制懸浮方式，這種方式利用了導磁材料與電磁鐵之間的吸引力，忽略懸浮物體在懸浮的時候不受其它外界力的干擾和突發因素的影響，那麼懸浮物體只受電磁為F和自身的重力G，小球達到受力平衡時處於靜止狀態。電磁吸力Ｆ與懸浮物體中心也和磁極之間的氣隙和線圈中的電流都有關係，其與線圈中的電流成正比與懸浮物體質也到電磁鐵磁極表面的瞬時氣隙成反比。雖然原理上這種吸引力是一種不穩定的力，但透過控制電磁鐵電流的大小,可以將懸浮氣隙保持在一定的數值上，從而使物體達到相對靜止狀態。很多磁懸浮列車採用吸引式提升系統，利用異性磁極相吸的原理，使列車上的電磁鐵與位於其上方的導向軌電磁鐵相吸引，從而使列車懸浮起來。

永磁懸浮系統(PRS)

它利用永磁鐵相同磁極間的斥力將物體托起，所以被稱為永久磁鐵斥力懸浮方式。當然,根據所用的磁性材料的不同,其產生的斥力相應變化。但是，由於橫向移位的不穩定因素,需要從力學角度安排磁鐵的位置，例如下圖中，1,2,3和A均為永磁體，當動子下沉，由於異性相吸，同性相斥，3對A產生斥力，2對A產生吸力所以阻礙了動子的下降。同理動子上升時，A受1斥力的同時，收到2的吸力，阻止動子的上升，最終使得動子在某一位置保持穩定。目前，該磁懸浮系統的研究熱點集中在磁懸浮軸承上。

電動懸浮系統(EDS)

這種懸浮方式利用了磁鐵或載流線圈與短路線圈之間產生的斥力將物體支撐起來,簡稱感應斥力方式。電動力懸浮法應用了電磁感應的原理，如下圖所示為了得到斥力，勵磁線圈和短路線圈之間必須有相對運動，這種方式主要被應用於超導磁懸浮列車的懸浮裝置上。永磁體或載流線圈在旋轉和/或移動時會產生時變磁場，此時附近的導體也會產生斥力，便會發生電動磁懸浮現象。這是因為時變磁場會在導體中引起渦流，並使其產生相反的磁場，進而導致導體材料和磁源之間產生排斥力，但是"8"字形線圈只有在超導磁鐵運動時才能感應出電流併產生磁性。

以上就是三種磁懸浮技術的原理，你看懂了嗎？

磁懸浮技術原理是指利用磁力（吸力）克服重力使物體懸浮的一種技術。 磁懸浮原理，說高深也高深，說淺顯也淺顯。高深是，提起磁懸浮大家都瞬間覺得高大上，因為離得遠不瞭解。淺顯是，基礎理論提起來都知道，中學物理課上的電磁理論——（丹麥科學家）奧斯陸電磁實驗。奧斯特實驗？

1820年4月的一天，丹麥科學家奧斯特在上課時，突然發現了一個現象——如果在直導線附近（導線需要南北放置），放置一枚小磁針，則當導線中有電流透過時，磁針將發生偏轉。

奧斯特實驗揭示了一個十分重要的本質——電流周圍存在磁場，電流是電荷定向運動了。

磁懸浮技術理論：集電磁學、電子技術、控制工程、訊號處理、機械學、動力學為一體的典型的機電一體化高新技術。

磁懸浮技術系統組成：磁懸浮系統是由轉子、感測器、控制器和執行器4部分組成，其中執行器包括電磁鐵和功率放大器兩部分。

磁懸浮技術原理：利用磁懸浮吸力（不是斥力）使物體處於一個無接觸、無摩擦、全懸浮的平衡狀態。在懸浮狀態中，假如轉子受到一個向下的擾動，就會偏離其原始位置，這時感測器檢測出轉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訊號，然後功率放大器將這一控制訊號轉換成控制電流，控制電流在執行磁鐵中產生磁力，從而驅動轉子返回到原來平衡位置。因此，不論轉子受到向下或向上的擾動，轉子始終能處於穩定的平衡狀態。

磁懸浮的研究從20世紀初就開始了，20世紀70年代磁懸浮技術實現了突破——磁懸浮軸承面世，2000年後磁懸浮技術開始了工程應用。磁懸浮軸承技術最早應用到了高階機床上，應用到了通用機械如磁懸浮鼓風機、磁懸浮壓縮機，還有磁懸浮列車、磁懸浮電梯等等……

中國磁懸浮技術的研究也早在七八十年代就開始了，清華大學國內幾家高等學府都與國外同步在做磁懸浮理論研究。2000前後，隨著計算機技術尤其是運算速度的大大飛躍，在歐美開始產業化應用的時候，國內磁懸浮技術研究也不長時間內實現了突破。

技術的產業化應用是個嚴謹、漫長、持續的過程，磁懸浮技術也是如此。

目前，國內做磁懸浮技術研究和應用的兩個方向相對成熟。一個是磁懸浮通用機械方向，磁懸浮鼓風機，磁懸浮真空泵、磁懸浮空壓機等已經規模化成熟應用，代表企業是飛旋（億昇）科技；一個是磁懸浮直線運動方向，也就是磁懸浮列車，代表企業是北控隧道公司，從引進國外技術建設第一條上海磁懸浮列車線到部分中國產化的第二條長沙磁懸浮列車線再到北控自主化建設的第三條北京磁懸浮線。

一個簡單的小實驗瞭解磁懸浮的大道理

在上海有一條列車路線很獨特

這條路線從龍陽路站到上海浦東機場

30多公里路程全程只要八分鐘

這個列車的獨特之處在於

他的列車是懸浮的

沒有接觸鐵軌

這叫做磁懸浮列車

上海磁浮線是世界上唯一一條

商業運營的高速磁懸浮列車線

磁懸浮列車因為懸浮在空中

與鐵軌不連線

沒有鐵軌與列車之間的摩擦阻力

列車的速度會非常快

由於技術上還有很多需要驗證的地方

磁懸浮列車還沒有大範圍鋪開

磁懸浮的技術非常複雜

但是一些基礎原理卻很容易明白

我們今天就做一個磁懸浮小實驗

一起看一下吧

—磁懸浮陀螺儀—

擋板 1個

陀螺儀 1個

底座 1個

第一步

將擋板固定在底座上

然後把陀螺儀帶有金屬一頭抵住擋板

慢慢調整懸空在底座上方

第二步

旋轉陀螺儀

陀螺儀不僅僅旋轉很快

而且是完全懸浮在底座之上

這是為什麼呢？

這個裝置利用了磁鐵的

同性相斥，異性相吸

底座中有四塊圓柱形磁鐵

圓柱形磁鐵的邊一半是N極一半是S極

上面懸浮的陀螺儀也裝有兩塊圓柱形磁鐵

同樣一半N極一半S極

這樣只要把陀螺儀放在合適的位置

讓他們同極相對

就能透過同性相斥的原理

讓上方的陀螺儀懸浮起來

這時候陀螺儀受到的摩擦力很小

所以陀螺儀旋轉起來會保持很長的時間

磁懸浮列車能夠懸浮

也是利用了這個原理

只不過需要一些技術手段

讓磁力變的特別大

今天的實驗只能解釋懸浮的基礎原理

而實際上要執行一套磁懸浮列車線

需要的技術特別多

懸浮系統

導向系統

動力系統

剎車系統等等

全部都和現有的列車技術不一樣

如今北京和長沙已經有磁懸浮地鐵執行

也許有一天

磁懸浮列車會成為很常見的出行方式