高溫超導(dǎo)旋轉(zhuǎn)磁場電動式磁懸浮的研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)磁場電動式磁懸浮具有可以靜止懸浮、不需要反饋控制的優(yōu)點，但永磁旋轉(zhuǎn)磁場電動式磁懸浮（磁輪）重量大、具有機械損耗和噪聲。常導(dǎo)旋轉(zhuǎn)磁場電動式磁懸浮也存在通流能力差、產(chǎn)生懸浮力有限的問題。針對這些問題，本文提出了一種高溫超導(dǎo)旋轉(zhuǎn)磁場電動式磁懸浮系統(tǒng)方案，并圍繞該系統(tǒng)的電磁機理、力特性、超導(dǎo)交流損耗，設(shè)計方法等進行研究。
　　建立了高溫超導(dǎo)懸浮電機氣隙磁場二維解析模型。該模型可計算電機內(nèi)部任意位置的磁場分布。利用該模型，分析了轉(zhuǎn)差率、

2、電流幅值、頻率等參數(shù)對氣隙磁場的影響。研究表明，增大電流幅值、頻率可有效增大電機氣隙磁場。建立了高溫超導(dǎo)懸浮電機懸浮力和水平力的解析模型。分析了輸入電流幅值、頻率、轉(zhuǎn)差率、次級厚度等參數(shù)對電機力特性的影響;分析了次級導(dǎo)體板移出時、中部有縫隙時、初級與次級不平行時電機的輸出力特性。分析結(jié)果表明，提高電流幅值、頻率、轉(zhuǎn)差率等參數(shù)可以有效提高電機懸浮力。同時，高溫超導(dǎo)懸浮電機在平行布置的感應(yīng)板上懸浮，具有水平方向的穩(wěn)定性。
　　針對高溫

3、超導(dǎo)材料存在顯著的磁場依賴性和各向異性的問題，建立了高溫超導(dǎo)懸浮電機初級鐵心槽內(nèi)部磁場分布解析模型。利用有限元法和解析法計算了槽尺寸、線圈尺寸對高溫超導(dǎo)線圈內(nèi)部磁場的影響并總結(jié)出規(guī)律。計算結(jié)果表明，增大槽寬可有效降低線圈受到的垂直磁場進而可提高線圈的臨界電流。建立了高溫超導(dǎo)帶材的交流損耗一維計算模型。計算了不同n值、不同頻率條件下高溫超導(dǎo)帶材的交流損耗。利用計算結(jié)果，首次在帶狀模型下驗證了標(biāo)度定律的正確性。
　　建立了高溫超導(dǎo)材料

4、的交流損耗二維計算模型。模型考慮了磁場依賴性和各向異性，分析了高溫超導(dǎo)準(zhǔn)堆疊模型和線圈模型中的磁場分布特點及其影響因素。分析結(jié)果表明，采用雙層結(jié)構(gòu)可提高線圈的臨界電流;增大線圈半徑，可降低線圈的單位長度交流損耗。
　　建立了高溫超導(dǎo)線圈臨界電流和交流損耗測試平臺，完成高溫超導(dǎo)線圈的臨界電流和交流損耗測試。測試結(jié)果與計算結(jié)果基本一致，滿足工程要求。
　　研制了高溫超導(dǎo)懸浮電機及其測試平臺。電機采用變槽寬設(shè)計，該設(shè)計方案可有效降