Inductrack es un sistema de levitación magnética electrodinámico pasivo y a prueba de fallos que utiliza únicamente bucles de cable sin alimentación en la pista e imanes permanentes (dispuestos en matrices Halbach ) en el vehículo para lograr la levitación magnética . La pista puede tener una de dos configuraciones, una "pista de escalera" y una "pista laminada". La pista de escalera está hecha de cables de alambre Litz sin alimentación y la pista laminada está hecha de láminas de cobre o aluminio apiladas.
Hay tres diseños: Inductrack I, que está optimizado para operación a alta velocidad, Inductrack II, que es más eficiente a velocidades más bajas, e Inductrack III, que está diseñado para cargas pesadas a baja velocidad.
Inductrack (o Inductrak) fue inventado por un equipo de científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California , encabezado por el físico Richard F. Post , para su uso en trenes de levitación magnética , basándose en la tecnología utilizada para hacer levitar volantes de inercia. [1] [2] [3] A velocidad constante, solo se requiere potencia para empujar el tren hacia adelante contra el aire y la resistencia electromagnética . Por encima de una velocidad mínima, a medida que aumenta la velocidad del tren, la brecha de levitación, la fuerza de sustentación y la potencia utilizada son en gran medida constantes. El sistema puede levantar 50 veces el peso del imán.
El nombre inductrack proviene de la palabra inductancia o inductor ; un dispositivo eléctrico hecho de bucles de alambre. A medida que un conjunto de imanes Halbach pasa sobre los bucles de alambre, las variaciones sinusoidales en el campo inducen un voltaje en las bobinas de la pista. A bajas velocidades, los bucles son una impedancia principalmente resistiva y, por lo tanto, las corrientes inducidas son más altas donde el campo cambia más rápidamente, que es alrededor de las partes menos intensas del campo, por lo que se produce poca sustentación.
Sin embargo, a gran velocidad, la impedancia de las bobinas aumenta proporcionalmente a la velocidad y domina la impedancia compuesta de los conjuntos de bobinas. Esto retrasa la fase del pico de corriente, de modo que la corriente inducida en la pista tiende a coincidir más estrechamente con los picos de campo del conjunto de imanes. De este modo, la pista crea su propio campo magnético que se alinea con los imanes permanentes y los repele, creando el efecto de levitación. [1] La pista está bien modelada como un conjunto de circuitos RL en serie .
Cuando se utilizan imanes permanentes de neodimio-hierro-boro , la levitación se consigue a bajas velocidades. El modelo de prueba levitó a velocidades superiores a 22 mph (35 km/h), pero Richard Post cree que, en pistas reales, la levitación podría conseguirse a " tan sólo 1 a 2 mph (1,6 a 3,2 km/h) ". [ cita requerida ] Por debajo de la velocidad de transición, la resistencia magnética aumenta con la velocidad del vehículo; por encima de la velocidad de transición, la resistencia magnética disminuye con la velocidad. [4] Por ejemplo, a 500 km/h (310 mph) la relación sustentación/resistencia es de 200:1, [5] mucho más alta que cualquier avión pero mucho más baja que el acero clásico sobre raíl de acero que alcanza 1000:1 ( resistencia a la rodadura ). Esto ocurre porque la impedancia inductiva aumenta proporcionalmente con la velocidad, lo que compensa la mayor tasa de cambio del campo visto por las bobinas, dando así un flujo de corriente constante y un consumo de energía para la levitación.
La variante Inductrack II utiliza dos conjuntos Halbach, uno encima y otro debajo de la pista, para duplicar el campo magnético sin aumentar sustancialmente el peso o el área de los conjuntos, al mismo tiempo que reduce la resistencia a bajas velocidades. [6]
Varias propuestas de ferrocarriles de levitación magnética se basan en la tecnología Inductrack. La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) de Estados Unidos también está considerando la tecnología Inductrack para el lanzamiento de aviones espaciales. [7]
General Atomics está desarrollando la tecnología Inductrack en cooperación con múltiples socios de investigación.
Dependiendo de la aplicación, se prefiere la relación sustentación-arrastre a baja o alta velocidad. Las tres variantes del Inductrack están diseñadas para diferentes propósitos. El Inductrack I fue diseñado para trenes de alta velocidad. La relación sustentación-arrastre disminuye a medida que aumenta la velocidad. El Inductrack II tiene más capacidades de levitación a velocidad relativamente baja para su uso en transporte individual ( PRT ) o urbano y utiliza una vía en voladizo. El InducTrack III está diseñado para cargas elevadas y carga con vías solo parcialmente en voladizo para soportar cargas elevadas.
No hay amortiguación activa y la amortiguación la proporciona únicamente la geometría de la pista. Las pruebas han demostrado que se producen oscilaciones de baja frecuencia (1 Hz) y se ha expedido una patente estadounidense para amortiguar mecánicamente la propia pista (sobre Inductrack II) (7478598). La pista está cortada en segmentos y cada segmento está amortiguado mecánicamente.
Hyperloop Transportation Technologies anunció en marzo de 2016 que utilizaría sistemas pasivos Inductrack para su Hyperloop titular . [8] [9]