适用于高速电动磁浮的车载高温超导磁体综合设计

第二代高温超导带材制备的超导磁体可以工作在15～77 K热力学温度下,相比于工作在4.2 K温度以下(液氦温区)的低温超导磁体,制冷成本更低,可以摆脱我国对液氦稀缺资源的依赖。文章对标山梨磁浮测试线车载低温磁体的公开数据,进行了高温超导磁体总体结构的初步设计,并基于有限元仿真,对磁体的电磁、力学传递结构和漏热情况进行分析,得到一种适用于全尺寸高速电动磁浮的车载高温超导磁体的综合设计方案。     

700kA磁通势的REBCO实尺线圈的开发

REBCO(稀土钡铜氧化物)是高温超导材料,获许用作磁悬浮列车的车载超导磁体,可在高温下作业。由于其作业温度高,可不用液态氮来冷却磁体,几乎可减少1/2的磁体能耗。使用REBCO涂层导体作为磁体的基本技术仍在开发中。制作出了磁悬浮列车用的REBCO实尺线圈。在35 K温度下激磁实尺线圈时,会产生700 kA的磁通势,这与既有车载磁体相同。文章阐述了线圈的制作工序,介绍了激磁试验的详细情况。     

为电磁振动试验而设计的REBCO磁体的监视与保护方法

稀土钡铜氧化物(REBCO)是一种高温超导材料,由于其在高磁场环境中的电流密度高而适于用作磁悬浮列车车载磁体。制作出了REBCO实尺线圈,并确认了其基本性能。该研究的下一步工作是,对采用REBCO实尺线圈的地面线圈进行电磁振动试验。由于电磁振动试验通常需要几周时间才能完成,所以REBCO磁体需要一种监视保护系统。评定了一种高灵敏度的线圈电压检测方法。     

高温超导材料面向铁路应用的研究开发

日本铁道综合技术研究所在超导技术面向铁路的应用方面,从基础材料的制备到应用开展了研发。本文针对高温超导材料,在说明材料结构及其特性的同时,主要介绍了面向既有线铁路开发的超导磁铁、超导电缆等高温超导材料的最新研发现状及今后的发展方向。     

电动车组高温超导主变压器的研发

介绍电动车组高温超导主变压器的研发项目目标及300 kVA高温超导变压器样机的特点,说明该项目研究的主要技术理论,并在300 kVA高温超导变压器样机研制的基础上提出了3 000 kVA超导变压器的概念设计。     

磁悬浮列车用REBCO车载磁体环形线圈的试制及评定

介绍了为磁悬浮列车开发的REBCO车载磁体的设计和原型REBCO环形线圈的试制及评定。     

径向型高温超导轴承悬浮特性的有限元分析

通过数值模拟方法研究高温超导轴承是重要方法之一。提出了基于H法(磁场强度法)的有限元数学模型,在二维轴对称空间计算了径向型高温超导轴承的悬浮力。通过与试验数据的比较,验证了模型的正确性。基于此模型,分析了在永磁转子轴向运动的过程中,高温超导轴承的磁场特性和超导定子中感应电流密度的分布特性,进而得出相应的结论。建立的数学模型不仅可以分析多层超导定子的径向型高温超导轴承,而且对内转子型和外转子型两类径向型高温超导轴承均适用。     

铁路应用飞轮储能系统可支撑大载荷的超导磁轴承的开发

为提高飞轮储能系统(FESS)的储能量,开发了用热塑树脂固定的高温超导线圈(HTS)。采用该线圈可以支撑大载荷超导磁轴承。     

高温超导混合悬浮系统与常导悬浮系统的功耗分析

为减小悬浮能耗，增大悬浮气隙，研究由高温超导线圈和常导线圈组成的高温超导混合悬浮系统，并与常导悬浮系统作功耗比较。设计了由高温超导线圈与常导线圈构成的混合悬浮系统，建立悬浮系统的数学模型。研制适用于高温超导混合悬浮系统的四象限斩波器以及基于数字信号处理器的数字控制器，实现悬浮系统的稳定悬浮。实验数据表明：在8，13，18mm悬浮气隙下，常导悬浮对应的线圈电流分别为8．6，15．8和19．5A，而高温超导混合悬浮对应的常导线圈电流分别是0．3，0．4和0．9A，说明高温超导混合悬浮系统中线圈的功率比常导悬浮系统要小很多。因此，与传统的常导悬浮系统相比，高温超导混合悬浮系统能大大节省悬浮功耗，可以实现更大气隙的稳定悬浮。     

铁路用材料的最新研发动向

介绍目前国际上从实用性到基础研究的铁路用新材料的研发方向,以及环保材料、高温超导材料、难燃性镁合金等轻量化材料、复合材料等针对铁路应用领域的新型材料的开发现状及应用成果。同时阐述了对材料的评价方法及各种现象的解释、新的材料分析技术、测定技术的新进展。     

铁路用变压器

简述日本欧洲铁路的电流制及列车的牵引方式,着重介绍机车车辆用主变压器以及日本、欧洲开发高温超导主变压器的情况.     

世界第一辆载人高温超导磁悬浮车研制成功

由西南交通大学研制成功的第一辆载人高温超导磁悬浮车亮相“国家高技术研究发展计划 (86 3计划 ) 15周年成就展”。该车孕育多年 ,于 2 0世纪末研制成功 ,为新世纪献上了一份厚礼。高温超导磁悬浮车采用国产 YBa Cu O高温超导块材 ,工作在液氮温度 (77K) ,底部 3mm厚的车载薄底液氮低温容器连续工作时间大于 6 h。在车载 5人、悬浮总质量 5 30 kg时 ,悬浮高度大于 2 0 mm,悬浮稳定性好 ,悬浮刚度较高 ,永磁导轨长15 .5 m,直线电机推进 ,加速度 1m/ s2 ,全自动控制。它的研制成功 ,标志着我国在高温超导磁悬浮应用基础研究和高温超导磁悬…     

高温超导钉扎磁悬浮系统分岔和混沌特性研究

高温超导钉扎磁悬浮系统的应用十分广泛,但由于其悬浮力的非线性特性,导致在实际应用中经常引起设备的异常振动。为了探究高温超导钉扎磁悬浮系统的非线性振动特性和寻找避免发生异常振动的措施,首先,通过实验装置测量不同悬浮间隙下的悬浮力数据,将其拟合成指数模型,然后,基于该模型建立简谐激励下高温超导钉扎磁悬浮系统的动力学模型,最后,研究系统的分岔和混沌特性。研究表明,系统存在丰富的非线性动力学行为;系统的混沌阈值随着激励频率的增大先减小后增大,即系统在低频阶段和高频阶段不易发生混沌运动,而在中频阶段易发生混沌运动;质量、阻尼和场冷高度对混沌阈值均存在一定影响。研究结果为高温超导钉扎磁悬浮系统的参数设计及其抑振方法提供参考。     

电动车组用高温超导变压器总体设计(下)

重点介绍电动车组用高温超导变压器(3 000 kVA)概念技术方案,包括设计思路,变压器输入、输出结构与参数等.将各主要参数与国内研制的容量相近的动车组变压器进行对比,认为在解决关键材料并作进一步研究的基础上,高温超导变压器在动车组上具有运用前景.     

铁道用材料的研发动向

介绍从实用性到基础研究的铁道用新材料的研发方向以及基于环保材料、纳米材料、高温超导材料等铁道用新材料的研发现状。     

高温超导与常导混合磁浮系统电磁场仿真研究

高温超导与常导混合磁浮系统以其低功耗、易实现大气隙悬浮、工作悬浮点调节范围宽等优点,有着广阔的发展空间.结合高温超导线材特性以及混合悬浮系统中的设计要素,对单磁铁系统模型运用ANSYS三维仿真分析,给出高温超导线材的临界电流,分析混合悬浮系统的磁场分布及电磁特性.     

电动车组用高温超导变压器总体设计(上)

简述了高温超导变伟器的特点和研究情况．重点对电动车组用高温超导变压器模型机技术条件的要求及设计思路进行了介绍,并提出了300kVA高强超导变压器的技术方案．就300kVA超导变压器研究中主要进行的理论工作进行了描述．包括超导技术应用到变艇器中必须鹇决的问题．如漏磁场、过渡过程、电流引线、低描系统等,可作为后期进行的3000kVA高黼超导变压器应用研究的基础。     

铁道车辆用超导主变压器的冷却系统

铁路车辆用主变压器由于绕组采用高温超导导线材料,使线圈重量减轻,并提高了铁路车辆的效率.这种变压器需要将高温超导导线材料浸入液氮中.同时,为使液面高保持在一个面封闭的系统内还必须有一个冷冻系统.根据器件试验的结果,阐述了采用高温超导导线材料的铁路车辆用主变压器的特征.描述了冷冻机负荷的变动,包括冷冻机温度控制以及冷冻机冷盖与变压器间的热传导特性.还描述了电流插片热侵入特性.     

超导飞轮储能系统可靠性验证及其在铁路系统的应用

飞轮储能系统(FESS)可调节太阳能光伏发电系统或风力发电系统这类可再生能输出的波动。FESS是由新能源及产业技术开发机构(NEDO)出资,5家企业参与的联合项目。FESS用的主要技术是高温超导磁轴承(SMB),它由定子用的高温超导线圈和转子用的高温超导块体组成。将FESS样机安装在电力设备上,对其太阳能光伏电的充/放电进行监测。使用SMB经过3000h的悬浮时间,120次电流值增、减循环和24次热循环的试验结果验证了SMB的可靠性。     

适用于车辆主变压器的高温超导线圈

采用高温超导线圈对于减轻主变压器的重量及提高其效率有明显效果.介绍"多层绕"和"密绕"高温超导线圈概况,以及采用直流电及交流电试验的结果.确认线圈结构及基本特性无问题,若降低冷却温度,还可提高临界电流值,减少交流损耗.