磁悬浮鼠标的设计原理介绍

鼠标垫，有没有注意过你的鼠标垫，又脏又破又难看是吧?或许这将是“高富帅”和“白富美”拿来炫耀的新玩意儿吧! 【1】

磁悬浮技术简介

一、原理

磁悬浮技术的英文名称为magnetic suspension technique，它的定义是利用磁场力使物体沿着一个轴或几个轴保持在一定位置的技术措施。磁悬浮系统是由转子、传感器、控制器和执行器4个部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态。【2】

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二、发展历程

1900年初，美国，法国等专家曾提出物体摆脱自身重力阻力并高效运营的若干猜想--也就是磁悬浮的早期模型。并列出了无摩擦阻力的磁悬浮列车使用的可能性。 然而，当时由于科学技术以及材料局限性磁悬浮列车只处于猜想阶段，未提出一个切实可行的办法来实现这一目标。

1842年，英国物理学家Earnshow就提出了磁悬浮的概念，同时指出：单靠永久磁铁是不能将一个铁磁体在所有六个自由度上都保持在自由稳定的悬浮状态。

1934年，德国的赫尔曼·肯佩尔申请了磁悬浮列车这一的专利。

在20世纪70、80年代，磁悬浮列车系统继续在德国蒂森亨舍尔测试和实施运行。德国开始命名这套磁悬浮系统为“磁悬浮”。

1966年，美国科学家詹姆斯·鲍威尔和戈登·丹比提出了第一个具有实用性质的磁悬浮运输系统。

1970年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。

2009年时，国内外研究的热点是磁悬浮轴承和磁悬浮列车，而应用最广泛的是磁悬浮轴承。它的无接触、无摩擦、使用寿命长、不用润滑以及高精度等特殊的优点引起世界各国科学界的特别关注，国内外学者和企业界人士都对其倾注了极大的兴趣和研究热情。【3】

三、应用

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1．磁悬浮轴承-----磁悬浮轴承与磁悬浮列车是目前国内外研究较多的两类磁悬浮技术产品；而在国外，目前磁悬浮轴承已经开始进入工业应用阶段。我国从20 世纪80 年代开始研究磁悬浮轴承技术，现已取得了一定的研究成果。 传统的磁悬浮轴承需要5个或10个非接触式位置传感器来检测转子的位移。由于传感器的存在，使磁悬浮轴承系统的轴向尺寸变大、系统的动态性能降低，而且成本高、可靠性低。由于受结构的限制，传感器不能装在磁悬浮轴承的中间，使系统的控制方程相互耦合，导致控制器设计更为复杂。此外，由于传感器的价格较高，导致磁悬浮轴承的售价很高，这大大限制了它在工业上的推广应用。因此，如何降低磁悬浮轴承的价格，一直是国际上的热点研究课题。近几年，结合磁悬浮轴承和无传感器检测两大研究领域的最新研究成果，诞生了一个全新的研究方向，即无传感器的磁悬浮轴承。它不需要设计专门的位移传感器，转子的位移是根据电磁线圈上的电流和电压信号而得到的。这类磁悬浮轴承将使转子的轴向尺寸变小、系统的动态性能和磁悬浮轴承的可靠性得到提高；这样磁悬浮轴承的控制器将便于设计，价格也会显著下降。

2. 磁悬浮列车-----磁悬浮技术还主要应用于磁悬浮列车。磁悬浮列车有许多优点：列车在铁轨上方悬浮运行，铁轨与车辆不接触，不但运行速度非常快，可以超过500 千米/小时，而且运行平稳、舒适，易于实现自动控制；无噪音，无有害的废气排出，有利于环境保护；可以节省建设经费；运营、维护和耗能费用低。它是21 世纪理想的超级特别快车，世界各国都十分重视发展磁

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悬浮列车。目前，中国和日本、德国、英、美等国都在积极研究这种车。日本的超导磁悬浮列车已经过载人试验，即将进入实用阶段，运行时速可达500千米以上。 虽然磁悬浮列车有许多优点，但它的缺点仍然值得注意，磁悬浮列车突然情况下的制动能力不可靠，不如轮轨列车。在陆地上的交通工具没有轮子是很危险的。要克服很大的惯性，只有通过轮子与轨道的制动力来克服。磁悬浮列车没有轮子，如果突然停电，靠滑动摩擦是很危险的。此外，磁悬浮列车又是高架的，发生事故时在5米高处救援很困难，没有轮子，拖出事故现场困难；若区间停电，其他车辆、吊机也很难靠近。 磁悬浮系统在经济上也有很高的要求。磁悬浮系统单位运输能力的造价高于轮轨系统.。作为发展中国家,，我国中央政府、各级直属部门与多数地方政府的财政预算能力总体上仍然是比较有限的，但部分经济发达地区已经具备建设磁悬浮线路的能力。各国的论证经验表明：磁悬浮系统的自负盈亏能力是比较弱的， 各地区及政府部门对任何磁悬浮系统建造的决议应当考虑实施运营后进行经济补贴的可能性及财政能力。因此，各城市在规划磁悬浮系统建设项目时必须要充分考虑地区经济承载能力。

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