【摘 要】
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由于高温超导体具有独特的无源自稳定特性,且其工作温度已进入液氮的温区,相关设备运行时无需昂贵且复杂的冷却设备,因此永磁体-高温超导体磁悬浮系统在诸如:飞轮储能、交通运输、电力以及医学领域都有较为广阔的应用前景。永磁体以及高温超导体为永磁体-高温超导体磁悬浮系统的两个主要组件。但由于系统需要适应各种不同的工况,所以需要采用各种异构永磁体来提供所需的磁场分布。异构型永磁体与常规圆柱形以及长方体型永磁体
【基金项目】
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河北省自然科学基金面上项目:动态环境下径向型超导轴承的运行失稳机理研究（E2021210022）
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由于高温超导体具有独特的无源自稳定特性,且其工作温度已进入液氮的温区,相关设备运行时无需昂贵且复杂的冷却设备,因此永磁体-高温超导体磁悬浮系统在诸如:飞轮储能、交通运输、电力以及医学领域都有较为广阔的应用前景。永磁体以及高温超导体为永磁体-高温超导体磁悬浮系统的两个主要组件。但由于系统需要适应各种不同的工况,所以需要采用各种异构永磁体来提供所需的磁场分布。异构型永磁体与常规圆柱形以及长方体型永磁体相比,其对应系统的悬浮力、电磁以及传热特性都会产生较大的差别。高温超导体由于制作工艺以及运行中剪应力的作用会出现缺陷,缺陷的产生则会影响悬浮力以及电磁特性。因此本文针对上述两个方面探究了凹槽型永磁体以及高温超导体中缺陷角度对悬浮力、电磁以及传热特性的影响。主要内容如下:（1）搭建永磁体-高温超导体悬浮力测试平台,分别利用场冷与零场冷两种方式研究高温超导体中存在的磁滞现象以及力的弛豫现象。（2）使用解析表达式与数值计算两种方法分别计算圆柱形永磁体与长方体形永磁体的磁场分布。将两种方法所得结果进行比对验证,得出两种方法均可有效的计算永磁体所产生的磁场。利用已验证的数值法进行三维轨道模型的建立,得出永磁轨道尺寸参数对其磁场分布的影响规律。（3）建立基于H-法的永磁体-高温超导体磁悬浮系统二维轴对称与三维的多物理场有限元模型,与实验数据对比验证模型的正确性。基于建立的二维轴对称多物理场模型,得出凹槽形永磁体中凹槽的不同尺寸参数对系统的悬浮、电磁、以及传热特性的影响规律。（4）基于建立的三维多物理场模型,得出超导体中缺陷的不同角度对系统的悬浮、电磁、以及传热特性的影响规律。研究发现,高温超导体内部的磁通分布与温度分布具有非常密切的关系。工作高度处,超导体内部穿透的最大磁通、最高温度以及最大悬浮力的变化趋势几乎一致。对于缺陷型高温超导体-永磁体磁悬浮系统,随着缺陷角度的变化,高温超导体与液氮接触的区域发生改变,其最大磁通与最高温度的关系略有变化。
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