磁场波动对高温超导磁浮系统悬浮特性的影响

摘要

随着经济圈与城市化的迅猛发展，以及人们对环保的不断重视，污染环境、堵塞道路的传统交通工具正在被替代，而广泛发展电气化交通成为了当今时代发展的主流。磁浮交通作为电气化交通中的新类型，成为了人类的第六种交通形式，并得到了特别的重视。以高温超导磁浮技术为依托的高温超导磁浮车，因其能耗低、噪声小、安全舒适等特点，成为了人们日益追逐的热点。通过一定的实验设备和方法来研究磁浮车运行时的受力变化情况，将有助于推进高温超导磁浮车在实际应用中的步伐。 本文借助实验室现有的高温超导磁悬浮模拟运转平台，采用相对运动原理和化直为曲的思想，来研究高温超导块材在波动磁场条件下的悬浮力变化情况。并通过引入部分铁片的方式，在圆环形永磁轨道上方产生较强的磁场波动差，进而在平台运行时产生不同条件下的矩形波动磁场。通过该磁场来研究高温超导块材在不同状态下的悬浮力变化特性。 首先本文从超导电性入手，介绍了超导体和超导理论的发展历程，描述了超导体的临界参数、磁通钉扎、磁通运动及交流损耗。然后介绍了高温超导磁悬浮原理，重点关注了高温超导磁浮车的发展。并对波动磁场下高温超导磁浮特性的研究现状进行了说明。 然后，重点介绍了本文的测试平台和试验方法。在测试平台方面上，介绍了旋转永磁轨道，构造了磁场波动模拟装置，搭建了高温超导磁浮装置，描述了系统数据采集设备。在完成测试平台的介绍后，又对本文所涉及到的实验方法进行了集中的说明。 紧接着，本文研究了叠加铁片对高温超导静态悬浮特性的影响。在这一部分，本文首先研究了叠加铁片对永磁轨道磁场分布的影响，然后通过对不加铁片和叠加铁片的情形进行相互对比，研究了工作高度、场冷高度、工作位置和铁片厚度等因素对高温超导体静态悬浮力和驰豫特性的影响。 然后，本文研究了高温超导块材在波动外场下的悬浮特性。在这一部分，本文又以永磁轨道自身磁场波动和铁片引起的矩形波动磁场两方面，研究了高温超导块材在加减速过程、匀速过程，以及不同场冷高度和不同矩形波动磁场幅度条件下的悬浮力变化情况。并对波动外场的形成机理和超导悬浮力的变化情况进行分析。 最后本文在前面实验的基础上，加大了引入铁片后的环形轨道的运行时间，在场冷条件和零场冷条件两大方面下，研究了场冷位置，运行速度和铁片厚度等因素对高温超导磁浮车运行前后悬浮力的衰减变化情况。

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