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高温超导磁悬浮轴承的发展现状及前景

中国材料进展 2017年第5期36卷 321-328页

作者：许吉敏张飞金英泽张帆袁小阳西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室陕西西安710049

第二类高温超导体的磁通钉扎效应使得超导体在外加磁场中无需主动控制而能稳定悬浮。利用这种无源自稳定悬浮特性,高温超导磁悬浮轴承可以实现部件之间无机械摩擦的高速相对运动,在旋转机械、飞轮储能和交通运输等方面展现出了良好的应... 详细信息

第二类高温超导体的磁通钉扎效应使得超导体在外加磁场中无需主动控制而能稳定悬浮。利用这种无源自稳定悬浮特性,高温超导磁悬浮轴承可以实现部件之间无机械摩擦的高速相对运动,在旋转机械、飞轮储能和交通运输等方面展现出了良好的应用前景。近年来,高温超导磁悬浮轴承的发展在世界范围内取得了令人瞩目的成就,轴承的设计思想、结构和应用环境都得到了相应的拓展。从结构特征角度综述了近年来国内外超导磁悬浮轴承样机的发展现状,重点介绍了西安交通大学的超导磁液复合轴承结构及其在液体火箭中的应用方案;结合该领域的研究现状探讨了超导磁悬浮轴承有待研究的问题和应用前景,指出超导轴承应向复合支撑方向发展以利于推进应用。

关键词：钉扎无源自稳定高温超导磁悬浮轴承发展现状应用前景

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高温超导磁悬浮轴承动态测试平台

低温与超导 2009年第3期37卷 1-4页

作者：邓自刚林群煦王家素郑珺张娅王素玉西南交通大学超导技术研究所成都610031

为了研究高温超导磁悬浮轴承样机的动态旋转特性,介绍了由振动分析仪、转速计和位移传感器组成的动态测试平台。该测试平台不仅可以测试高温超导磁悬浮轴承的共振频率、刚度和阻尼系数等基本动态参数,而且可以实时测试旋转轴承的转速和... 详细信息

为了研究高温超导磁悬浮轴承样机的动态旋转特性,介绍了由振动分析仪、转速计和位移传感器组成的动态测试平台。该测试平台不仅可以测试高温超导磁悬浮轴承的共振频率、刚度和阻尼系数等基本动态参数,而且可以实时测试旋转轴承的转速和振动偏移等运行参数。通过脉冲激励实验和自由衰减实验证实测试实验数据真实可靠。该平台的搭建将为本小组在轴对称式高温超导磁悬浮技术(轴承、飞轮等)的应用研究和开发奠定基础。

关键词：高温超导磁悬浮轴承动态测试脉冲激励自由衰减

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高温超导磁悬浮轴承选择与设计

低温与超导 2009年第5期37卷 20-23,33页

作者：邓自刚林群煦王家素郑珺张娅王素玉西南交通大学超导技术研究所成都610031

新型无摩擦高速高温超导磁悬浮轴承是高温超导磁悬浮技术最有潜力的应用之一,具有巨大的工业应用前景。文中分析比较了轴向型和径向型两种高温超导磁悬浮轴承的特点,并利用轴向型高温超导磁悬浮轴承结构简单、制作容易的优点,设计制作... 详细信息

新型无摩擦高速高温超导磁悬浮轴承是高温超导磁悬浮技术最有潜力的应用之一,具有巨大的工业应用前景。文中分析比较了轴向型和径向型两种高温超导磁悬浮轴承的特点,并利用轴向型高温超导磁悬浮轴承结构简单、制作容易的优点,设计制作了一台双轴向型高温超导磁悬浮轴承样机。实验结果显示,上、下两高温超导磁悬浮轴承完全实现了2.4kg转轴的稳定悬浮及无接触旋转运行,目前受驱动电机转速限制,最高试验转速为3000 rpm。在稳定运行的基础上,该轴承样机将最终用于高温超导飞轮储能系统的原理演示。

关键词：高温超导块材永磁体高温超导磁悬浮轴承悬浮力侧向恢复力

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小型飞轮储能系统高温超导磁悬浮轴承

电工技术学报 2014年第1期29卷 181-186页

作者：邱傅杰徐克西盛培龙上海大学超导及应用技术研究中心上海200444

介绍了采用氧化物超导体钇钡铜氧（YBCO）准单畴块材作为定子构件、钕铁硼永磁体作为转子构件的立式全超导磁悬浮轴承初步研究结果。其中，转子系统由转轴、永磁体和飞轮共同组成，在三相调频感应电机驱动下，转子系统最高试验转速可达1... 详细信息

介绍了采用氧化物超导体钇钡铜氧（YBCO）准单畴块材作为定子构件、钕铁硼永磁体作为转子构件的立式全超导磁悬浮轴承初步研究结果。其中，转子系统由转轴、永磁体和飞轮共同组成，在三相调频感应电机驱动下，转子系统最高试验转速可达15000r／min。初步测试结果（0-200Hz）显示，在转动频率而接近25Hz系统发生共振，共振时转子最大径向摆动约为±170um。在35-200Hz范围内转子运行状态稳定，最大径向摆动约为±50um。实验结果显示，超导磁悬浮轴承转动损耗主要来自磁滞损耗和涡流损耗，而磁场分布不均匀性与超导定子材料的磁通蠕动可能是导致转动损耗的主要原因。

关键词：高温超导磁悬浮轴承飞轮储能临界转速能量损耗

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高温超导磁悬浮轴承数值计算与实验

高温超导磁悬浮轴承数值计算与实验

作者：张江华西南交通大学

学位级别：硕士

高温超导材料被发现之后，随着其制备工艺的不断改善，超导性能不断提高，在众多领域得到广泛应用。由于高温超导体所具有的磁通钉扎特性，使其能够稳定悬浮于永磁体之上，并且不需要复杂的控制系统，因此被应用到磁悬浮系统之中，而高... 详细信息

高温超导材料被发现之后，随着其制备工艺的不断改善，超导性能不断提高，在众多领域得到广泛应用。由于高温超导体所具有的磁通钉扎特性，使其能够稳定悬浮于永磁体之上，并且不需要复杂的控制系统，因此被应用到磁悬浮系统之中，而高温超导磁悬浮轴承则是其中最重要的应用之一。它作为磁悬浮轴承中的一种，由于其所具有的无接触、无摩擦、使用寿命长以及结构简单等特性被广泛关注。首先在绪论中描述了磁悬浮轴承的结构和特性，并对发展现状和应用前景作了介绍。对高温超导磁悬浮轴承来说，其中最重要的参数包括悬浮力和悬浮刚度等，本论文基于临界态模型和电流矢量位，采用有限单元法对超导体内的电流分布进行分析、求解，根据洛仑兹力公式进而得到悬浮力和悬浮刚度等重要参数。在此基础上，开发了方便、快捷的应用程序，并且利用该程序研究了各种参数对悬浮特性的影响，这些参数包括：永磁体几何尺寸、超导体几何尺寸、超导体的临界电流密度以及运动位置等。利用高温超导磁悬浮测试系统对计算结果进行验证，证明了该模型和程序在研究高温超导磁悬浮系统悬浮特性时的可行性。利用该程序，对多种结构和尺寸参数的高温超导磁悬浮轴承进行了计算，得到了悬浮力与位移曲线以及电流分布图像等，为高温超导磁悬浮轴承的设计和优化提供理论基础。

关键词：高温超导体高温超导磁悬浮轴承有限元临界态模型电流矢量位

高温超导体磁悬浮轴承在低温液体泵中应用的可行性分析

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低温与超导 2011年第2期39卷 25-29,80页

作者：朱圣良袁春燕中国科学院等离子体物理研究所合肥230031

目前低温液体泵用轴承一般为机械轴承,由于机械磨损其工作寿命有限;工作在低温环境下,该轴承润滑条件恶劣,不能满足高转速、重载荷条件下的长期连续应用。高温超导体磁悬浮轴承则直接工作在低温条件下,没有机械接触且无源自稳定,是代替... 详细信息

目前低温液体泵用轴承一般为机械轴承,由于机械磨损其工作寿命有限;工作在低温环境下,该轴承润滑条件恶劣,不能满足高转速、重载荷条件下的长期连续应用。高温超导体磁悬浮轴承则直接工作在低温条件下,没有机械接触且无源自稳定,是代替机械轴承的一种选择。近年来关于高温超导磁悬浮轴承的应用研究很多,其承载能力等性能参数提升很多,并在飞轮储能系统、超导电机中得到应用,具有在低温液体泵中应用的可能性。

关键词：低温液体泵高温超导磁悬浮轴承研究进展

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氦气冷压机应用超导磁悬浮轴承技术分析

低温与超导 2018年第6期46卷 1-6页

作者：邹银才潘薇商晋李晓明李健李青航天低温推进剂技术国家重点实验室中国科学院理化技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 华中科技大学武汉430074

大型超流氦制冷系统在大科学工程上起着重要的作用,氦气冷压机轴承技术仍是面临的关键技术问题。高温超导磁悬浮轴承具备无接触承载且自控稳定的优势,但尚无将超导磁悬浮轴承应用在氦气冷压机特定工况的研究报道。以成功应用的主动式磁... 详细信息

大型超流氦制冷系统在大科学工程上起着重要的作用,氦气冷压机轴承技术仍是面临的关键技术问题。高温超导磁悬浮轴承具备无接触承载且自控稳定的优势,但尚无将超导磁悬浮轴承应用在氦气冷压机特定工况的研究报道。以成功应用的主动式磁悬浮轴承离心式冷压机结构和运行参数为参考,计算了在相近尺寸下超导磁悬浮轴承单位面积下的最大悬浮性能,进行了典型径向型超导磁悬浮轴承研究现状分析,从理论计算和工程应用两个角度论证了超导磁悬浮轴承具备了应用于冷压机系统的可行性,并对超导磁悬浮轴承应用于冷压机面临的关键技术进行了简要分析。

关键词：超流氦氦气冷压机高温超导磁悬浮轴承应用分析

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高速透平机械超导磁悬浮轴承转子结构设计

低温与超导 2018年第5期46卷 13-18,36页

作者：邹银才魏操兵潘薇商晋伍继浩李青航天低温推进剂技术国家重点实验室中国科学院理化技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

高温超导磁悬浮轴承具有运用于大型低温系统高速透平机械复杂工况的显著优点。针对磁通集中式排列的永磁转子结构,利用电磁场分析软件计算和分析了转子结构参数对轴承悬浮性能的影响,并以最大单位面积悬浮力为设计目标,结合转子动力学分... 详细信息

高温超导磁悬浮轴承具有运用于大型低温系统高速透平机械复杂工况的显著优点。针对磁通集中式排列的永磁转子结构,利用电磁场分析软件计算和分析了转子结构参数对轴承悬浮性能的影响,并以最大单位面积悬浮力为设计目标,结合转子动力学分析,得到了永磁转子的各项结构参数,为高速透平机械中运用超导磁悬浮轴承的转子结构设计和轴承制作,提供了一定的参考依据。

关键词：大型低温系统透平机械高温超导磁悬浮轴承转子设计

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超导磁悬浮微飞轮系统设计与测试

低温物理学报 2011年第6期33卷 422-426页

作者：程千兵武俊峰吴一辉宣明中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室中国科学院研究生院

设计了一种基于超导磁悬浮轴承的微飞轮系统样机.该微飞轮系统以超导磁悬浮轴承作为支撑机构,以平面直流无刷电机作为驱动装置,在输入电压14.4V电流0.36A时,飞轮转子在空气中最高转速可达到15000rpm.通过对采用机械轴承的飞轮系统和超... 详细信息

设计了一种基于超导磁悬浮轴承的微飞轮系统样机.该微飞轮系统以超导磁悬浮轴承作为支撑机构,以平面直流无刷电机作为驱动装置,在输入电压14.4V电流0.36A时,飞轮转子在空气中最高转速可达到15000rpm.通过对采用机械轴承的飞轮系统和超导磁悬浮飞轮系统的自由降速曲线测试,求出不同轴承的摩擦损耗,并得到超导磁悬浮飞轮系统在不同转速下的等效摩擦系数为0.001～0.007,发现超导轴承等效摩擦系数随着速度的增加而增加,分析表明随着转速增加,超导磁悬浮轴承涡流损耗和磁滞损耗增加.

关键词：高温超导磁悬浮轴承超导磁悬浮微飞轮系统平面直流无刷电机摩擦损耗