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高温超导块材磁体的磁化和悬浮特性
| 论文题名： | 高温超导块材磁体的磁化和悬浮特性 |
| 关键词： | 高温超导磁悬浮车;块材磁体;磁化强度;悬浮特性 |
| 摘要： | 现有高温超导磁悬浮车通常采用轨道磁场冷却方式来提供稳定的悬浮和导向力，随着应用研究的深入，这种方式面临工程化应用的巨大挑战，如日益增长的大载重运量需求。高温超导块材磁体具有高于常规永磁体的俘获磁场。当前研究表明，将其引入到高温超导磁悬浮系统中可以有效提高悬浮性能。目前对块材磁体组成的悬浮系统的研究多集中在永磁轨道上方力特性上，而对悬浮或运动过程中永磁轨道对块材磁体内在的俘获磁场影响研究较少。本文着眼于块材磁体俘获磁场的变化，通过研究块材磁体在应用外磁场中的磁场变化规律和悬浮特性，探究由块材磁体构成的悬浮系统的可行性和稳定性。 本文首先基于超导块材生长特性及块材磁体的基本原理，搭建多点式俘获磁场测试平台。该平台可以实现在液氮温度下，实时、多点的磁场采集和存储，为后续块材磁化实验和块材磁体俘获磁场变化测试提供了硬件支撑。实验工作方面，对超导块材在恒磁场磁化下的磁化特性进行了研究，包括磁化过程中和磁场弛豫过程中块材表面的磁场变化。同时分析了磁化强度和退磁速率对块材磁体俘获磁场的影响，为块材磁体的磁化提供实验参考。接着，通过多点式俘获磁场测试平台，对块材磁体在永磁轨道上方竖直运动过程、水平运动过程以及悬浮力弛豫测试过程中各关键位置处的磁场变化进行了测量。研究表明，轨道磁场会对块材磁体进行再磁化，但随着块材磁体反复运动，这种再磁化的影响会逐渐减小，块材磁体的俘获磁场以及悬浮性能均能趋于稳定。对俘获磁场大小不同的块材磁体进行研究，发现其悬浮性能会随着俘获磁场的增大而饱和。通过对块材磁体在不同永磁轨道上的悬浮性能对比发现，块材磁体悬浮性能的饱和是由永磁轨道磁场和块材俘获磁场两者决定，永磁轨道磁场越强，块材磁体悬浮性能的饱和所需的俘获磁场越小。 最后，基于COMSOL多物理场耦合软件，从应用角度建立了耦合电磁场和温度场的高温超导体三维磁化模型。通过该模型，完成了超导块材的磁化实验和再磁化实验的定性对比，并对一些无法通过实验完成的研究，比如强磁场下的退磁速率、块材内部缺陷造成的磁场和电流分布，进行了仿真分析。 |
| 作者： | 何大波 |
| 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： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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