探析运动外磁场下高温超导ybco块材的动态悬浮特性实验研究

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1、西南交通大学博士学位论文运动外磁场下高温超导YBCO块材的动态悬浮特性实验研究姓名：邓自刚申请学位级别：博士专业：交通信息工程及控制指导教师：王家素20090401西南交通大学博士研究生学位论文第1页摘要在人类社会追求可持续发展的高新技术背景下，具有节能、环保、安全、高速、舒适等优点的高温超导磁悬浮技术无疑是未来轨道交通工具的重要选择之一。为了加快我国2000年底国际首次研制成功的载人高温超导磁悬浮车从实验演示到中试线试验的进程，本论文针对高温超导磁悬浮车运行起来后的悬浮性能变化问题，对高温超导YBCO块

2、材在不同速度运动外磁场下的悬浮特性进行了系统的研究工作。论文主要从三个方面展开，第一部分为针对高温超导磁悬浮车性能优化问题，探讨完善了高温超导体．永磁轨道相互作用的准静态悬浮性能优化方法，为后续的动态悬浮性能研究提供了依据和借鉴；第二部分参考高温超导磁悬浮轴承(SMB)旋转损耗的研究方法，以自制的SMB为实验平台研究了不同转速下永磁体．高温超导体悬浮系统的动态悬浮特性；第三部分以本小组2006年研制成功的高温超导磁悬浮动态测试系统(SCML．03)为平台模拟高温超导磁悬浮车的真实运行情况，研究不同运动速度

3、下永磁轨道上方车载高温超导块材的悬浮力性能变化。其中包括：场冷高度、工作高度、运动模式、运行时间、最高运行速度等实验条件的影响。值得注意的是，第二、三部分研究内容中运动外磁场的主要特征在于：SMB中永磁体提供的外磁场均匀性高，而实验中高温超导磁悬浮车用永磁轨道磁场存在一定不均匀性，这样使得论文工作具有可比性，研究结果更加鲜明。论文的主要创新点在于利用SCML．03动态测试装置首次对相对速度0-238km／h范围内的车载高温超导块材在永磁轨道上方的悬浮力性能进行了研究，这也是迄今为止涉及高温超导磁悬浮车动态

4、运行研究的最高实验速度。实验发现受永磁轨道运行方向存在的磁场不均匀性影响，工作运行在其上方的车载高温超导块材主要受磁滞损耗、涡流损耗和高速运行下发生的屏蔽电流延迟这三方面作用，最终使块材在运动过程中出现悬浮力波动、衰减和高速运行下的悬浮力下降现象。其中，运动外磁场下块材悬浮力衰减的作用机理被归结为能量损耗带来的热量导致块材的性能参数下降。从上述作用机理出发，论文提出了6种能够有效抑制上述悬浮力衰减的方法，并用实验进行了验证。最后，在本文的研究结果基础上，从应用角度对未来高温超导磁悬浮车系统设计提供了包括永

5、磁轨道装配技术在内的8条设计建议。以上研究结果将为下一步高温超导磁第1I页西南交通大学博士研究生学位论文悬浮车中试线设计及实验提供重要的参考和依据。关键词：高温超导体；磁悬浮；运动外磁场；速度；悬浮力变化西南交通大学博士研究生学位论文第1II页AbstractUnderthebackgroundoftheexplorationofsustainabledevelopmentinhightechnologies，hightemperaturesuperconducting(HTS)maglevtechnol

6、ogywillbeanimportantchoiceforthefutureofrailtransit，characterizedbyitsenergy-saving，environmental-friendly,safety,high—speed，comfortandotheradvantages．Inordertopromotethefirstman—loadingHTSMaglevtestvehicle，successfullydevelopedinChinaintheendof2000，froml

7、aboratoryresearchtotestlinedemonstrations．theunderstandingofitsperformanceintherunningstateiScrucial；thisdissertationinvestigatedthedynamiclevitationcharacteristicsofbulkhightemperaturesuperconductors(HTSCs)inamovingmagneticfieldatdifferentspeeds．Thisrese

8、archworkconsistsofthreemainparts．ThefirstpartconsistsoftheperformanceoptimizationoftheHTSMaglevvehiclesystem．Thepresentedmethodsnotonlyfurtheroptimizedthequasi-staticinteractionbetweentheonboardbulkHTSCandpermanentm