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原文传递高温超导磁悬浮重载方法研究

论文题名：	高温超导磁悬浮重载方法研究
关键词：	高温超导磁悬浮;重载能力;高温超导体;低温性能
摘要：	高温超导磁悬浮系统作为磁悬浮领域中典型代表之一，具备无需外部控制而实现自稳定悬浮的本征优势，在技术原理上实现了节能、可靠、环保、可满足中低速、高速甚至是超高速运行要求等优点，是一种拥有巨大发展潜力的新兴技术。作为轨道交通系统，列车的载重能力是系统在实际工程应用中的一个重要指标，因此，如何提升高温超导磁悬浮系统的载重能力是一个十分重要的研究内容。本文围绕这一主题，由高温超导磁悬浮用永磁轨道低温磁特性以及车载高温超导体温度特性角度出发，探究提升悬浮系统悬浮特性的有效方法。　　本文首先搭建了能够实现实时同步测量并储存磁场和温度信号的温度-磁场-悬浮特性测试平台，在该平台的基础之上结合永磁体的温度特性，对单块永磁体与不同类型永磁轨道的低温磁特性展开研究，并选用Halbach型永磁轨道作为磁场源，进一步探究了永磁轨道低温磁特性对悬浮系统性能的影响。研究表明，降低永磁体/轨道温度能够有效提升其表面磁场强度，其中，单峰型永磁轨道提升幅度最大(20.3％)。同时，悬浮系统的性能也将得到大幅度的提升，零场冷和场冷条件下悬浮力提升比率分别为13.4％和21.8％。然而，磁场强度的提升是有限度的，当永磁体/轨道温度低于转变温度时，自旋再取向效应的出现会导致磁场强度快速衰减，悬浮系统性能也会随之骤减，而对于不同结构的轨道而言，转变温度也存在一定差异。因此，保证永磁轨道温度处于转变温度以上附近范围是提升悬浮系统性能的有效方法。　　随后，基于液氮的过冷机制，本文自主搭建了低气压磁悬浮特性测试平台，通过抽空降压法使液氮进入过冷状态继而提升车载超导体的超导特性，探究不同气压条件下悬浮系统特性的变化情况。实验结果证明，在低气压环境下，超导体的悬浮和导向性能均得到了大幅提升，同时，悬浮系统的稳定性也得到了提高。该研究结果不仅证明了降低超导体（浸泡于液氮中）环境气压对提升系统悬浮性能的有效性，也为日后真空管道高温超导磁悬浮系统的研究提供部分参考数据。　　最后，鉴于GdBCO较好的超导特性以及在超导磁体领域的广泛应用，本文选取两块直径相同的YBCO和GdBCO超导体，通过实验对比分析了两种超导材料在不同低气压条件下悬浮特性提升情况。研究结果表明，常压条件下，GdBCO悬浮特性要优于YBCO。但是，YBCO具有更好的气压特性（温度特性），低气压条件下，YBCO悬浮性能的提升幅度要大于GdBCO的提升幅度。
作者：	郑博天
专业：	控制科学与工程
导师：	郑珺
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文