高温超导永磁悬浮系统的振动属性研究

论文摘要

高温超导材料,能够实现自稳定的非接触悬浮,是21世纪的新型材料。在实际的应用中,高温超导悬浮系统会受到系统自身和某些外界原因所引起的振动干扰。虽然高温超导磁悬浮能够实现非接触式和自稳定的悬浮,但并不意味系统可以将外界振动等一些干扰隔离。本文测试了竖直方向上多块YBCO高温超导体的磁悬浮系统在不同的场冷悬浮高度上,对外界不同的激振扰动频率的振动响应。分析了系统在不同的振动扰动频率下的振动属性,同时也研究了悬浮系统的共振频率,分析了系统的悬浮力特性。第一章主要介绍了超导材料的发展历程和结果。介绍了超导体的零电阻特性和完全抗磁性效应两个特性,最后讲述了本论文主要研究内容和主要结构。第二章简要介绍了高温超导磁悬浮原理与应用,磁浮列车的发展和一些相对成熟的磁悬浮技术。之后介绍了磁通跳跃和磁通蠕变这两个主要影响高温超导磁悬浮系统悬浮特性的因素。第三章介绍本文的实验装置及测试方法,介绍了永磁导轨和YBCO高温超导体。第四章研究了高温超导悬浮系统在竖直方向上的振动属性。建立了本实验研究装置的数学力学模型,从理论上分析了悬浮系统对外界激振小扰动的响应。实验测试和分析了悬浮系统的振动属性。接着实验测试了系统在不同悬浮高度下的共振情况,提出了悬浮系统优化的几点方法。第五章研究多块高温超导体的悬浮系统在不同的场冷高度下,在相同的循环往返行程中表现出的磁滞效应,同时也研究了悬浮系统在同一场冷高度下,不同的循环往返行程实验中的磁滞效应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 超导材料的发展历程和结果
• 1.2 主要研究内容
• 第二章 磁悬浮原理与应用
• 2.1 超导在交通运输上的应用
• 2.1.1 磁浮交通技术的发展经历
• 2.1.2 磁浮技术在中国的发展
• 2.1.3 经典磁悬浮交通技术
• 2.1.4 经典EDS和EMS悬浮系统的工作原理
• 2.2 高温超导体的磁化特性
• 2.2.1 高温超导块材悬浮原理
• 2.2.2 高温超导磁悬浮列车
• 2.3 磁通跳跃与磁通蠕变
• 第三章 磁悬浮系统实验装置及方法
• 3.1 系统实验装置和实验方法
• 3.2 永磁轨道和超导样品
• 第四章 悬浮系统的振动研究
• 4.1 高温超导永磁悬浮系统悬浮特性的研究进展
• 4.2 高温超导永磁悬浮系统的振动属性
• 4.2.1 悬浮系统在外界小扰动下的位移变化
• 4.2.2 多块超导体的悬浮力与时间关系
• 4.2.3 悬浮系统的力学模型与分析
• 4.2.4 悬浮系统的振动测试
• 4.2.5 悬浮系统动态情况下振动属性分析
• 4.2.6 系统的共振
• 4.2.7 系统悬浮性能的优化
• 4.3 本章小结
• 第五章 高温超导悬浮系统的磁滞研究
• 5.1 实验装置和测试方法
• 5.2 实验测试与磁滞特性分析
• 5.2.1 单块高温超导体的磁滞效应
• 5.2.2 多块高温超导体的悬浮系统的磁滞效应
• 5.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况