Effect of sample radius on stability of electromagnetic levitation melting

Based on the power dissipating model of spherical sample in free convection gas medium and the expression of input power, the model of temperature calculation for electromagnetic levitation melting sample was established. Considering the limitation of levitation force and levitation sample temperature,the principle of stability levitation zone computation was determined. A spherical sample （ThDy）Fe2 under the protection of argon gas was examined, and the effect of radius of levitation sample and perturbation on the stable levitation zone was investigated. The results show that longitudinal perturbation and transverse perturbation can shorten the length of stable levitation zone and the range of levitation sample radius. By increasing the sample radius and weakening the perturbation the electromagnetic levitation melting stability of sample can be improved.

五自由度全永磁轴承系统的稳定悬浮特性分析

为探讨永磁悬浮轴承系统的稳定悬浮特性,从轴承刚度角度对五自由度全永磁轴承系统的稳定悬浮特性进行了分析。采用等效磁荷理论建立永磁轴承的承载力、承载力矩和刚度的数学表达式,并利用蒙特卡洛法对表达式中存在的四重积分进行求解。探究转子在受迫进动情况下以及受到外力矩干扰时继续保持稳定旋转所需要的最低临界转速。基于轴向永磁轴承与径向永磁轴承的结构,提出一种六磁环五自由度全永磁轴承系统结构模型,对全永磁轴承的转子系统承受轴向和径向外载荷的承载力、力矩和承载刚度进行分析,得出轴向可以承受外载荷而径向无法承受外载荷,即静态下轴向可以稳定悬浮、径向不能稳定悬浮,符合Earnshaw定理。利用刚性转子的陀螺惯性力矩来承受全永磁轴承系统的不平衡力矩和外力矩,从而保持转子定轴自稳定悬浮,并对系统稳定悬浮特性进行计算,结果表明转子在超过最低临界转速后是可以实现动态稳定悬浮的,具有一定的工程应用价值。

高温超导飞轮储能系统研究现状

高温超导飞轮储能系统具有功率密度高、控制简单、效率高、寿命长、环境友好等优点,未来在可再生能源发电、地铁制动能量回收、大功率脉冲电源、电力系统电压稳定等方面具有广阔应用前景。本文介绍了高温超导飞轮储能系统的原理结构、国内外的研究现状、亟需解决的关键技术问题及未来的发展趋势。

高温超导磁悬浮车研究进展

从1911年发现超导现象至今,新型超导材料不断涌现。随着临界温度及内部磁通钉扎性能不断提升,实用型超导磁悬浮技术成为可能。首先介绍了当前主要的磁悬浮交通模式及其特点,具体包括常导电磁悬浮(EMS,Electromagnetic Suspension)、低温超导电动磁悬浮(LTS EDS,Low-Temperature Superconducting Electrodynamic Suspension)、及高温超导磁悬浮(HTS Maglev,High-Temperature Superconducting Magnetic Levitation)。其次,针对高温超导磁悬浮,重点阐述了其自稳定悬浮原理、发展历程以及相关实验样车研究现状。2014年6月西南交通大学将高温超导磁悬浮与真空管道相结合,成功搭建了新一代的真空管道高温超导磁悬浮车试验平台"Super-Maglev",以期探讨高温超导磁悬浮未来可能的交通模式与技术定位等问题。最后,总结了高温超导磁悬浮相比于其他磁悬浮模式的优势,并进一步讨论了可能的轨道交通应用速度等级。

一类非线性磁浮控制系统局部分叉特性研究

理论分析表明：由于非线性磁力的作用，此类系统将产生一次余维二分叉和二次Ｈｏｐｆ分叉及异宿分叉；此时控制器参数的设计值将直接影响系统的稳定性．文中给出了分叉参数条件、分叉曲线、全开折平面相图．最后，对实际磁轴承系统进行仿真，其结果证明了理论分析的正确性．文中的分析研究为此类控制系统的优化设计、稳定控制提供了理论依据．

磁悬浮控制系统动态特性研究

悬浮控制系统是磁悬浮列车的一个重要的子系统。在对悬浮系统动态性能的测试中发现,随着控制中比例系数的增加,系统超调量减小,该现象与教科书中所讲述的一般控制系统特性正好相反。文中以单电磁铁悬浮控制系统为研究对象,以教科书中典型系统参数为中间变量,层层深入地剖析了这一现象本质。采用理论分析与数值计算相结合的方法,得到闭环系统增益始终大于1以及积分器的存在,是系统出现随比例系数的增加超调量减小这一现象的根本原因。

青蛙悬浮——一个令人惊奇和充满遐思却只需经典物理知识的实验

利用力学平衡和电磁学方面的知识,系统讨论了电荷、电偶极子、电介质、磁偶极子和顺磁介质不能实现悬浮,而抗磁质介质能够实现稳定悬浮的原因.介绍了盖姆青蛙悬浮实验技术上的细节以及背后简单的物理知识.对青蛙磁悬浮的探讨,不但能引发学生对其应用前景一系列的遐想,也能加深对静电学与磁学知识的理解.

奇异摄动磁悬浮系统的串级PID控制稳定性研究

研究采用串级PID控制的奇异摄动磁悬浮系统参数稳定范围.首先给出磁悬浮系统的串级PID控制算法与模型,讨论了系统稳定应该遵循的两个条件:一个是慢变子系统PID控制的渐近稳定条件,另一个是快变子系统电流环稳定条件,从而推导出基于串级PID控制的磁悬浮系统所应遵循的参数稳定范围和摄动参数稳定上界.结论说明由于电流环稳定条件与PID稳定条件存在较强耦合,对系统固有参数要求较为严格,导致实际系统调试难度较大.

抗磁性物质磁悬浮可行性分析及实现

从理论和实验上说明石墨、铜等抗磁性的"非磁"物质在磁场中也受到磁场的作用力.实验中尝试了各种不同类型的永磁体序列,并利用4块一组的永磁铁序列产生梯度场,使磁铁表面上方产生可供抗磁性物质悬浮的稳定区域,成功实现了石墨的悬浮.此外,还利用顺磁性溶液及电磁铁实现了氧化铝和硅的悬浮.

应用驻波法控制物体空间定位及位移研究

通过嵌入式系统单片机编程控制,采用整体3D打印设计实验用支架,基于声学原理,利用空间驻波场波节处的高声压实现轻小固体物质的空间悬浮定位,对影响悬浮性能的发生器频率、控制电路电流、电压等变量进行研究与调整,最终实现轻小物体在空间的稳定悬浮。通过嵌入式系统硬件程序调整超声波发生器发射波形的相位,使全部悬浮物在空间内实现整体位移。