HTS块材与磁场间相互作用估算方法研究

HTS块材电磁机构日趋复杂,为了实现系统结构和电磁设计的优化需要建立一种简单可靠的方法来估算系统内部的相互作用.描述HTS磁学特性通常采用热激活磁通跳跃、磁通流动等系列模型,用其描述相互作用各有优缺点.为此,我们实验测试了HTS块材与永磁间相互作用随空间相对位置变化,并基于HTS完全抗磁性和临界态模型构造的B(H)曲线进行模拟仿真,通过与实验结果的比较,力求寻找一种方便可行、较为准确及可靠的HTS块材与磁场间相互作用估算方法.     

HTS块材与磁场间相互作用估算方法研究

HTS块材电磁机构日趋复杂，为了实现系统结构和电磁设计的优化需要建立一种简单可靠的方法来估算系统内部的相互作用．描述HTS磁学特性通常采用热激活磁通跳跃、磁通流动等系列模型，用其描述相互作用各有优缺点．为此，我们实验测试了HTS块材与永磁间相互作用随空间相对位置变化．并基于HTS完全抗磁性和临界态模型构造的B（H）曲线进行模拟仿真，通过与实验结果的比较．力求寻找一种方便可行、较为准确及可靠的HTS块材与磁场间相互作用估算方法．     

高温超导块材在旋转场中的电磁响应

高温超导(HTS)块材在旋转系统中会受到旋转磁场的影响,为此我们建立了实验装置用以模拟和反映块材在旋转场中的电磁响应,并结合实验现象从理论上初步探讨了旋转磁场中HTS内部磁通渗透过程和能量损耗机理.     

直线电机用高温超导块材磁体作用力—磁场特性分析

本文以探究高温超导块材磁体在同步直线电机实际应用特性为目标,搭建了对磁场、三维电磁力信号同时采集的多物理场测试平台.实验探究了作为直线电机次级的高温超导块材磁体所受电磁力、俘获磁通随充磁电流、电机初级三相交流电电流幅值、频率等参数的变化规律.理论分析了高温超导块材俘获磁通在行波磁场中的衰减规律.基于所得结论,提出可有效抑制磁场衰减的方法—引入铁磁材料,并重点讨论该方法对初次级间电磁力的影响.     

一种行波磁场中高温超导块材的电磁-热仿真方法（英文）

对高温超导块材在行波磁场中的电磁-热特性研究是掌握超导块材在直线电机中良好应用的基础.本文提出一种快速计算的仿真方法,建立了超导块材处于行波磁场中的有限元模型来计算超导块材内的电磁和温度分布.这个模型考虑了超导块材的非线性E-J本构关系及利用磁场强度法来分析行波磁场的频率和幅值对块材内电磁和温度分布的影响,并对提出的新方法与传统方法的计算结果和计算时间进行了对比,发现两种模型的计算结果相同但本文提出的新方法计算时间更短.     

高温超导磁阻电机的研究

本文针对超导磁阻电机结构并结合临界态模型,利用有限元法计算电机内部磁场和交直轴电抗,借以分析电机稳态工作特性,通过样机构造及其性能测试和分析,证实了HTS磁阻电机较传统电机能够以更小体积和重量实现更大的输出功率、更高的功率因数和效率,此项研究为百kW-MW级HTS磁阻发电/电动机研发奠定了良好的理论和实践基础.     

真空管道HTS磁浮实验系统中直线电机复合次级研究

在真空管道HTS磁浮实验系统中,利用高温超导体为列车提供悬浮力,闭合圆环形长初级直线感应电机进行驱动,列车加速性能取决于直线电机产生的最大推力.本文结合真空管道的特性,建立了复合次级直线电机模型,利用分层理论模型分析了复合次级参数对电机启动推力及法向力的影响,并通过有限元仿真分析验证直线电机驱动特性与复合次级参数之间的关系.结果表明,采用1.3 mm厚的次级铝板和1 m~2 mm厚的背铁组成的复合次级,列车可以获得较高的启动推力,在运行过程中获得较大加速度,并有效削弱了法向吸力,提高了列车运行时的稳定性,最后通过实验测试,验证了仿真研究的正确性,为高速真空管道HTS磁悬浮列车应用提供设计参考.     

高温超导磁阻电机的研究

本文针对超导磁阻电机结构并结合临界态模型，利用有限元法计算电机内部磁场和交直轴电抗，借以分析电机稳态工作特性，通过样机构造及其性能测试和分析，证实了HTS磁阻电机较传统电机能够以更小体积和重量实现更大的输出功率、更高的功率因数和效率，此项研究为百kW-MW级HTS磁阻发电／电动机研发奠定了良好的理论和实践基础．     

过冷液氮温度下块材的悬浮特性及其仿真研究

随着温度的降低, 超导块材表现出的超导特性也随之变化. 本文结合现有实际应用的车载超导块材冷却方法, 通过改变气压的方式营造过冷液氮温度条件, 探究块材组合与 Halbach 轨道之间的悬浮特性. 由于实验测量存在一定局限性, 只能完成部分工况条件下的研究. 为了更加系统全面的研究, 本文对过冷状态下超导块材的悬浮特性进行仿真计算, 通过与实验结果对比来确定仿真参数. 结果显示, 仿真计算与实验数据吻合度较高, 为后期的研究工作提供了仿真工具.     

预载过程对YBCO块材磁体弛豫特性的影响

通过预先磁化的方法可将高温超导块材制备成块材磁体,以有效提升悬浮系统的整体工作性能.未经磁化的高温超导块材处于悬浮状态时,其内部超导电流会随时间增长出现衰退,即存在弛豫现象.预载过程是一种抑制高温超导块材内部电流弛豫的有效方法,可以保证悬浮系统工作特性的稳定.然而,当高温超导块材经历磁化后,其内部已存在磁化超导电流,该磁化超导电流与悬浮过程中产生的超导电流相互叠加,产生独特的电流分布特性及弛豫特性.本论文主要探讨预载过程对高温超导块材磁体弛豫特性的影响,通过实验测试和对比分析,揭示不同磁化状态下弛豫过程的特点,从而为高温超导块材磁体在悬浮系统中的实际工程化应用提供有效的参考依据.