平移對稱式高溫超導磁懸浮系統(tǒng)的動態(tài)特性.pdf

1、由于超導體內(nèi)部磁通釘扎效應(yīng)，高溫超導塊材能夠穩(wěn)定的懸浮或懸掛在應(yīng)用外磁場中。這種簡單新穎的自穩(wěn)懸浮方式實現(xiàn)了磁懸浮車的應(yīng)用可能性，其中較為矚目的是2000年世界首輛載人高溫超導磁懸浮實驗車“世紀號”的研制成功。這種基于無限延長的永磁軌道上方高溫超導磁懸浮系統(tǒng)具有平移對稱性。相比軸對稱式系統(tǒng)的研究，平移對稱式高溫超導磁懸浮系統(tǒng)的研究結(jié)果相對較少，動態(tài)研究少于準靜態(tài)研究。對系統(tǒng)的工程應(yīng)用而言，其動態(tài)特性是至關(guān)重要的。 本文對平移對稱

2、式高溫超導超導磁懸浮系統(tǒng)展開了探索性研究工作。為了高溫超導磁懸浮實驗車樣機走出實驗室，本論文利用振動測試平臺對平移對稱式高溫超導磁懸浮系統(tǒng)的動態(tài)特性進行實驗研究，并探討超導體內(nèi)部磁通蠕動在系統(tǒng)動態(tài)行為中的物理本質(zhì)和作用因素。借助于系統(tǒng)的二維動態(tài)模型，重點討論了動態(tài)剛度和靜態(tài)剛度間關(guān)系，并且分別就系統(tǒng)的共振特性、動態(tài)剛度和阻尼系數(shù)等重要的動態(tài)參數(shù)展開了討論。本論文制作了與實際載人高溫超導磁懸浮車“世紀號”成4∶1比例的縮小模型。利用該縮小

3、模型，本文針對場冷高度、工作高度和負載重量等實際因素，實驗研究了高溫超導磁懸浮車系統(tǒng)的動態(tài)特性參數(shù)(共振頻率、動態(tài)剛度和阻尼系數(shù))變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，綜合系統(tǒng)懸浮力曲線的磁滯特性、動態(tài)模型、已有實驗數(shù)據(jù)及計算結(jié)果，深入分析了車系統(tǒng)的自由響應(yīng)及漂移現(xiàn)象，為系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供了依據(jù)。進一步，通過改進系統(tǒng)的振動測試平臺，實驗研究了高溫超導磁懸浮模型小車在不同運行速度不同場冷高度下體現(xiàn)出的動態(tài)特性和運動模式。首次獲得高溫超導磁懸浮車與運行速度相

4、關(guān)的研究結(jié)果，為未來高溫超導磁懸浮車的實際運行提供了實驗依據(jù)。為了改善高溫超導磁懸浮車系統(tǒng)的動態(tài)特性，論文從系統(tǒng)動態(tài)特性出發(fā)，提出了3種改善方法：預載、引入渦流阻尼器和過冷方法。在提出前面2種方法后，初步討論了各方法實施后高溫超導磁懸浮系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)的改善情況，并指出了各個改善方法的注意之處。同時，通過振動測試方法發(fā)現(xiàn)引入高溫超導塊材磁體到新的應(yīng)用外磁場中，是可能實現(xiàn)穩(wěn)定懸浮系統(tǒng)的。并且通過動態(tài)特性和懸浮力導向力特性研究進一步證明，引入高