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基于三维多物理场强耦合模型的超导磁悬浮振动特性

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科学通报 2019年第31期64卷 3255-3266页

作者：杨文姣马光同 Loic Queval 李刚叶常青邓钰科西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031 Group of Electrical Engineering-Paris Center National de la Research Scientifique UMR 8507CentraleSupelecUniversity Paris-SudUniversity Paris-SaclaySorbonne UniversityParis 75006France

高温超导磁悬浮具有无源自稳定、节能、环保等优点,是未来轨道交通(如真空管道交通)发展的主要技术模式之一.针对目前关于高温超导磁悬浮振动特性理论建模研究的不足,本文基于三维电磁-热-力多物理场强耦合模型提出了高温超导磁悬浮振... 详细信息

高温超导磁悬浮具有无源自稳定、节能、环保等优点,是未来轨道交通(如真空管道交通)发展的主要技术模式之一.针对目前关于高温超导磁悬浮振动特性理论建模研究的不足,本文基于三维电磁-热-力多物理场强耦合模型提出了高温超导磁悬浮振动特性模拟方法,建立了相关的理论模型.该理论模型可预测任意结构的高温超导磁悬浮系统在典型外界激励(如横风、地震、轨道不平顺等)作用下的振动响应特性,研究各种典型外界激励下系统的振动行为特征、失稳发生的临界条件及其对系统悬浮稳定性的影响规律,为高温超导磁悬浮技术在轨道交通、电磁发射等领域应用的可行性及安全性提供一定的科学判据.

关键词：超导磁悬浮强耦合模型动态响应悬浮稳定性

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一种超导磁悬浮系统的设计及悬浮力特性分析

电工技术学报 2010年第10期25卷 1-5页

作者：刘建华王秋良严陆光李献中国科学院电工研究所应用超导重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100049

根据一种计算超导体薄间隙磁场的方法,设计了一种新型的超导磁悬浮支承结构。首先分析了其支承系统在无源悬浮条件下的力学特性式,然后针对无源磁悬浮支承刚度低的缺点,引入了线性反馈控制系统,并分析了线性反馈控制下的力学特性。最后... 详细信息

根据一种计算超导体薄间隙磁场的方法,设计了一种新型的超导磁悬浮支承结构。首先分析了其支承系统在无源悬浮条件下的力学特性式,然后针对无源磁悬浮支承刚度低的缺点,引入了线性反馈控制系统,并分析了线性反馈控制下的力学特性。最后悬浮力的计算结果经过有限元计算验证,一致性较好。本超导磁悬浮系统具有结构简单、电磁力计算方便等优点,对设计超导加速度计和超导陀螺仪有重要的借鉴意义。

关键词：薄间隙磁场超导磁悬浮整形块超导加速度计

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超导磁悬浮涡旋电流元模型磁场分布特征

稀有金属材料与工程 2008年第A4期37卷 42-44页

作者：李新利张洁王永永卢合强王俊喜李平林郑州大学材料物理重点实验室河南郑州450052

通过详细分析超导磁悬浮特征,论述了各理论模型与实际应用情况存在的偏离,其原因在于理论上为超导体设置边界,从而严重限制了超导体对外磁场的动态响应。为了避免这种缺陷,文中取自然边界,并将涡旋电流(VC)作为独立的微磁场源与外磁场... 详细信息

通过详细分析超导磁悬浮特征,论述了各理论模型与实际应用情况存在的偏离,其原因在于理论上为超导体设置边界,从而严重限制了超导体对外磁场的动态响应。为了避免这种缺陷,文中取自然边界,并将涡旋电流(VC)作为独立的微磁场源与外磁场相互作用,运用基本电磁场理论描述超导磁悬浮特征。经过严格推导,给出了超导磁悬浮系统的磁场分布表达式。对测量结果进行反演,有望为超导透析技术奠定理论依据。

关键词：超导磁悬浮涡旋电流(VC) 自然边界超导透析技术

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超导磁悬浮技术在太空发射中的研究与挑战

飞航导弹 2015年第10期 50-57,87页

作者：张亚东刘浴霜武汉大学

目前已有的航天发射技术所需费用极高,无法满足未来更加密集的太空发射需求。因此,许多新型发射技术应运而生,其中,太空磁悬浮发射技术是近年来美国提出的最为重要的发射技术之一。该技术是采用超导磁悬浮技术,使航天器在地面的真空隧... 详细信息

目前已有的航天发射技术所需费用极高,无法满足未来更加密集的太空发射需求。因此,许多新型发射技术应运而生,其中,太空磁悬浮发射技术是近年来美国提出的最为重要的发射技术之一。该技术是采用超导磁悬浮技术,使航天器在地面的真空隧道中加速,直至一定速度,然后航天器从隧道中飞出,穿越大气,滑行至预定轨道的新技术。对目前三种主要的太空磁悬浮发射技术和经济性进行了综述及分析,包括Star Tram系统的两种磁悬浮发射系统以及Mag Lifter发射系统,最后对其所面临的技术难题和经济性挑战进行了讨论。

关键词：太空发射超导磁悬浮电磁发射 StarTram MagLifter

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超导磁悬浮实验原理简析

大学物理 2016年第6期35卷 20-28页

作者：路峻岭秦联华顾晨任乃敬清华大学物理系北京100084

超导磁悬浮现象的物理本质是超导体磁矩在轨道磁性峡谷或磁性陷阱的非均匀磁场中受到的电磁力与其重力的稳定平衡.非理想第二类超导体块的磁矩由于钉扎作用在一定条件下既可表现为抗磁性磁矩又可表现为顺磁性磁矩,因此,它既可以实现磁... 详细信息

超导磁悬浮现象的物理本质是超导体磁矩在轨道磁性峡谷或磁性陷阱的非均匀磁场中受到的电磁力与其重力的稳定平衡.非理想第二类超导体块的磁矩由于钉扎作用在一定条件下既可表现为抗磁性磁矩又可表现为顺磁性磁矩,因此,它既可以实现磁悬浮又可以实现磁倒挂.

关键词：超导磁悬浮磁倒挂磁矩钉扎作用非均匀磁场

超导磁悬浮列车用直线发电机的设计与特性解析分析

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超导磁悬浮列车用直线发电机的设计与特性解析分析

作者：徐杰北京交通大学

学位级别：硕士

当今,铁路运输在世界各国的交通运输行业中有着至关重要的作用,提高铁路车辆的运行速度更是各个国家势在必行的任务,然而传统轮轨列车中轮与轨之间的摩擦障碍使得列车很难达到更高的速度,因此没有了传统轮轨系统束缚的高速磁悬浮列车赢... 详细信息

当今,铁路运输在世界各国的交通运输行业中有着至关重要的作用,提高铁路车辆的运行速度更是各个国家势在必行的任务,然而传统轮轨列车中轮与轨之间的摩擦障碍使得列车很难达到更高的速度,因此没有了传统轮轨系统束缚的高速磁悬浮列车赢得了人们的青睐。但是,要使列车达到超高速,轮轨系统并不是其唯一的限制,传统的接触式供电方式也是阻碍列车高速化的另一个重大因素。为了适应磁悬浮列车往更高运行速度的方向发展,我们需要一种没有固体摩擦的非接触式的车载电源。感应集电系统以其无接触、无噪声、安全、维修简便等优势应运而生。本论文重点进行高速超导磁悬浮列车用无接触式直线发电机的解析计算以及其感应集电系统的设计。首先,论文介绍了磁悬浮列车的起源与发展历史,调研了近年来国内外高速磁悬浮列车的发展现状,并介绍了磁悬浮列车的分类以及直线电机在磁悬浮列车中的应用。其次,介绍了几种无接触供电技术,简要说明它们的工作原理以及各自优缺点。并以德国TR08磁浮列车和日本山梨试验线上试验车的直线发电为例,介绍了直线发电机的结构与工作原理,总结了国内外关于磁悬浮列车用直线发电机的研究成果。然后,本文以日本超导排斥型磁悬浮MLX01型列车为研究背景,研究其超导线圈与悬浮线圈之间的电磁耦合。包括超导线圈的磁场计算以及磁场分析,悬浮线圈的感应电流与感应电压计算,悬浮线圈的感应磁场以及其谐波分析。通过以上分析为超导高速磁悬浮列车用无接触直线发电机的设计提供基础。接着,进行直线发电机集电线圈截面尺寸、极距、长度、宽度等参数的设计,建立了列车运行速度-集电系统感应电压-发电功率-线圈尺寸的耦合解析关系。根据设计要求以及结合MLX01型列车的自身特点最终确定出能够满足该超导磁悬浮列车车载供电需求的无接触直线发电机的结构和尺寸。最后,研究了本文所设计的集电线圈在列车运动方向和垂直方向上的受力情况,得出集电线圈所受电磁力与其电路功率因数角的关系。然后提出了集电线圈的控制策略,阐明了列车车体在垂直方向上发生振动时集电线圈能增加其磁阻尼的作用。

关键词：超导磁悬浮无接触式供电感应集电直线发电机

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高温超导磁悬浮测试系统

高技术通讯 2000年第10期10卷 56-58,55页

作者：王家素王素玉黄海于张翠芳林国彬曾佑文王少华邓昌延许志沛任仲友江河朱敏唐启雪西南交通大学物理系超导研究成都610031

介绍一种高温超导磁悬浮测试系统。该系统主要包括液氮低温容器、永磁体轨道、数据采集和处理、机械传动和自动控制四部分。采用了能放置高温超导体块材的薄底液氮低温容器 (杜瓦容器 ) ,解决了将高温超导体块材置于永久磁体之上的磁悬... 详细信息

介绍一种高温超导磁悬浮测试系统。该系统主要包括液氮低温容器、永磁体轨道、数据采集和处理、机械传动和自动控制四部分。采用了能放置高温超导体块材的薄底液氮低温容器 (杜瓦容器 ) ,解决了将高温超导体块材置于永久磁体之上的磁悬浮测量问题。

关键词：超导磁悬浮液氮低温容器永磁体轨道自动控制数据采集磁悬浮列车高温超导测试系统

超导磁悬浮飞轮储能系统及其能量回馈环节的设计

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超导磁悬浮飞轮储能系统及其能量回馈环节的设计

作者：陈娟华中科技大学

学位级别：硕士

近年来,日益增长的电能需求促使电力系统向着大容量、大电网互联的方向发展。这种发展模式存在许多弊病,例如运行复杂、系统安全性低、输电设施利用率低等。电能储存技术是解决这些弊端的重要措施之一,将储能技术应用于电力系统,可以减... 详细信息

近年来,日益增长的电能需求促使电力系统向着大容量、大电网互联的方向发展。这种发展模式存在许多弊病,例如运行复杂、系统安全性低、输电设施利用率低等。电能储存技术是解决这些弊端的重要措施之一,将储能技术应用于电力系统,可以减小电力系统负荷的峰谷差,抑制电力系统振荡,提高系统运行的稳定性,提高电能质量和供电可靠性。另外,将储能技术应用于新能源发电技术中,还可以提高新能源的利用效率。本文对飞轮储能系统的关键技术之一——超导磁悬浮轴承进行试验研究。轴承系统选用国内外研究较少的超导磁悬浮轴承与机械轴承相结合的方式。文中首先介绍了超导磁悬浮的原理,通过试验测量得到悬浮力F随永磁体和超导体之间间距h变化的关系图,得出为使装置能量损耗最小时两者最佳间距。然后,根据超导磁悬浮飞轮储能样机的释能曲线,对飞轮系统的能量回馈环节进行了研究设计。由于在释能过程中飞轮的转速不断降低,因此永磁无刷直流电机（作发电机用）输出的电压也会随之不断降低,为了保证飞轮系统向电网回馈的电压稳定,满足负荷的要求,必须先经过DC-DC升压电路升压,使直流侧母线电压维持在360V,确保在DC-AC转换时为220V交流电,实现飞轮储能系统与电网的柔性无缝连接。本文对低压DC/AC转换器（10-15Vdc/220V）给出了一种新颖的设计方案。DC-DC升压环节采用的是推挽型DC/DC升压变换器,在中低功率的场合,这种拓扑结构功耗小,效率高。DC-AC逆变环节采用的是单相半桥逆变电路。文中首先对这两种电路拓扑结构的原理进行了详细的说明,然后分别给出了主电路与控制电路的设计和选型。文章给出了整个飞轮储能系统能量回馈环节的设计流程,为以后的设计提供参考。

关键词：飞轮储能超导磁悬浮推挽型DC/DC升压半桥DC/AC逆变技术

GL-I方程在超导磁悬浮涡旋电流元模型中的应用

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稀有金属材料与工程 2008年第A4期37卷 53-55页

作者：李平林郑州大学材料物理教育部重点实验室河南郑州450052

由于现有超导磁悬浮理论为超导体设置边界,严重限制了对其超导态内部特征的认识,一些参数设置与实际应用情况也有相当距离。为了避免其局限性,根据超导磁悬浮特征,将涡旋电流(VC)作为独立的微磁场源与外磁场相互作用,并取自然边界,经过... 详细信息

由于现有超导磁悬浮理论为超导体设置边界,严重限制了对其超导态内部特征的认识,一些参数设置与实际应用情况也有相当距离。为了避免其局限性,根据超导磁悬浮特征,将涡旋电流(VC)作为独立的微磁场源与外磁场相互作用,并取自然边界,经过严格推导,建立了超导磁悬浮力表达式,理论计算与实验观测比较效果良好。用GL-I方程求解超导电子密度可进而提高理论计算精度,结合高分辨率超导磁悬浮力和磁场观测,以期能够建立超导透析技术。

关键词：超导磁悬浮涡旋电流元(VC) 自然边界 GL-I方程超导透析技术