永磁轨道磁场不平顺对YBCO高温超导块材温升行为的影响

永磁轨道磁场不平顺激扰下YBCO高温超导块材的内在动态温升行为对高温超导钉扎磁浮热稳定性及列车运行可靠性研究具有重要意义。本文基于自主研制的超导磁浮动态测试装置SCML-03搭建了超导块材温升检测平台,研究了不同运行工况时永磁轨道磁场不平顺激励下YBCO块材内部温升行为规律。实验表明,在不同速度磁轨磁场不平顺的动轨条件下,YBCO块材内部温度均表现出先快速升高而后逐渐趋于稳定的趋势,YBCO块材内部关键点的温升在0~3 K范围内波动;此外建立了永磁体磁化强度与空间磁场的数学关系,实现了对真实永磁轨道磁场波动的模拟,基于Comsol Multiphysics有限元软件构建了真实动轨磁场不平顺下高温超导块材电磁-热-力多物理场耦合仿真模型。实验对比验证了磁轨磁场不平顺模拟方法和多场耦合模型的有效性,为下一步研究高温超导钉扎磁浮磁轨不平顺设计限值标准提供了前期基础。

永磁轨道参数优化和悬浮力特性研究

面向高温超导钉扎磁悬浮列车,提出了一种利用田口正交方法优化永磁轨道参数的方法,通过有限元法研究了Halbach型双峰永磁轨道的尺寸对磁场的影响,以综合磁场性能最佳为目标对影响因素进行了优化。基于冻结镜像模型提出了等效处理高温超导体的方法(简称等效处理方法),并通过实验数据验证了该方法的正确性。研究结果表明,永磁轨道截面高度对平均磁感应强度和单位质量平均磁感应强度的影响远超截面宽度对它们的影响,纯铁厚度为非显著影响因素;基于等效处理方法得到的悬浮力随悬浮间隙的减小而增大;优化永磁轨道提供的悬浮力为实验永磁轨道提供悬浮力的1.5倍,悬浮刚度随高温超导体行数的增大迅速增大。

多块YBaCuO高温超导体在永磁轨道上的悬浮力

】报道了多块 YBa Cu O高温超导体块材的不同组合方式在永磁轨道上的磁悬浮力的实验研究结果 ,实验研究证明不同的组合方式对其悬浮力的影响较大。作者分别研究了四块 YBa Cu O高温超导体块材以不同的组合方式在永磁轨道上的悬浮力 ,并进行了分析比较 。

永磁轨道磁感应强度计算方法

基于分子电流环模型,利用毕奥·萨伐尔定律建立了能够实现单块永磁体磁感应强度分布的三维模型;通过坐标变换的方法,得到可描述任意大小永磁体组合的磁感应强度分布的模型。以Halbach型永磁轨道作为研究对象,建立了完整的三维计算模型。通过对比分析,得到磁感应强度的解析解、实测值以及有限元解的一致性结果,肯定了模型的正确性。

基于超导块材磁刚度特性的永磁轨道优化设计

目前高温超导磁悬浮实验车使用的是单极永磁轨道(PMG)。为了提高磁悬浮车的运行稳定性,人们做出了大量的研究。磁悬浮刚度是设计优化高温超导磁悬浮车的一项很重要的参数。文中研究了七块YBCO块材阵列在两种结构不同的永磁轨道上方的竖直方向刚度和横向力刚度的特性。通过比较测试结果,得出七块YBCO阵列与双极型永磁轨道组成的磁悬浮系统在系统运行稳定方面性能更优的结论。

现代有轨电车电磁轨道制动方式初探

对轨道交通车辆非黏着电磁制动方式进行了研究,对国内外电磁制动方式的工作原理及优劣点进行了调研。相较于线性涡流制动的电磁吸力影响构架强度且低速时涡流制动力衰减,永磁轨道制动方式以其无电工作、制动力稳定等特点,适用于现代有轨电车。

三种永磁轨道上YBCO的高温超导磁悬浮性能

文中涉及三种不同结构的永磁轨道,实验比较了7块Φ30mm的高温超导块材在三种永磁轨道上方不同场冷高度下的悬浮力的大小,并且通过研究三种永磁轨道的磁场分布情况,比较三种永磁轨道上表面同一高度处的磁场强弱分布,对实验结果进行了分析,讨论了实际运用中如何设计选择适宜的轨道。

电磁轨道发射装置的动态多物理场耦合分析

针对电磁轨道发射装置动态发射过程中的多物理场耦合计算问题,采用基于Laplacian方程映射的动网格移动方法,根据多物理场的控制方程,借助有限元仿真平台建立了动态发射条件下电磁场-温度场-结构场的耦合计算模型。根据模型计算,分析了动态发射过程中电枢和导轨上的电流密度、温度和应力等物理量的分布特征。结果表明:该仿真模型能够得到电磁轨道发射过程中的一些典型现象,如电磁扩散和熔化波烧蚀;对于C型电枢结构,电流密度、温升和应力主要集中在喉部区域,如果电枢喉部区域所受的平均应力高于该区域平均温度下的屈服强度,则会造成电枢的变形和断裂。

设计高自旋基态分子的一种重要方法──磁轨道正交与铁磁相互作用

介绍一种获得高自旋基态分子的策略－磁轨道正交方法，评述国内外学者在这方面的最新进展。

基于永磁轨道制动装置的制动系统研究

制动系统是一个多部件、多种制动方式相结合的系统,其动态特性复杂,且制动性能直接影响整车的性能和行驶安全性。永磁轨道制动装置与传统轮轨黏着制动装置相比有较大差别。其制动力施加不受轮轨黏着影响,一旦驱动施加后,依靠永磁体产生的磁场吸力,不受断电、压缩流体的影响。采用电制动为主、磁轨制动系统为辅的制动方式,可以有效缩短制动距离,缓解主制动方式的工作状况,提高制动系统使用寿命。多制动系统的联合控制可使多种制动方式协同工作,发挥互补作用,提高列车的制动安全性和行驶可靠性。

永磁轨道不同组合方式的磁场分布研究

针对高温超导体具有良好的自稳定磁悬浮特性,为促进高温超导体在磁悬浮轨道领域的应用,通过实验研究了永磁轨道磁路块的不同组合方式对其磁场分布的影响,分析了在永磁轨道不同组合方式下的磁场分布时超导列车所出现的平稳运行、倾斜、震荡、停止运行等一系列工况,根据实验结果设计建立了一种可实现不同状态的磁悬浮列车轨道演示模型,为高温超导磁悬浮应用系统的设计提供实验依据。

现代有轨电车永磁轨道制动装置3D仿真分析

基于永磁轨道制动工作原理及结构组成,运用Ansoft Maxwell仿真软件,对现代有轨电车的永磁轨道制动装置进行三维仿真建模;对磁轨装置的完全缓解状态、初始制动状态、摩擦制动已建立状态及初始缓解状态进行研究分析。仿真结果从磁场强度、电磁吸力、漏磁等方面验证了磁轨装置的制动吸力和缓解残余吸力满足要求;同时也验证了磁轨装置在不同工作位时对钢轨侧向力无影响,不影响列车动力学性能。

基于反铁磁的无外场辅助自旋轨道矩磁隧道结模型分析

自旋轨道转矩(spin-orbit torque,SOT)为超低功耗自旋电子器件提供新的实现方法,在反铁磁材料体系中面内交换偏置场可辅助SOT磁化翻转,同时利用电压调控磁各向异性(voltage-controlled magnetic anisotropy,VCMA)能有效降低翻转势垒,从而实现无外场辅助的磁隧道结.本文通过求解修正LandauLifshitz-Gilbert(LLG)方程,建立反铁磁/铁磁/氧化物构成的无外场辅助自旋轨道矩的磁隧道结模型,并对其磁化动力学过程进行分析.以IrMn/CoFeB/MgO材料体系为例,揭示了影响磁化翻转的因素,包括交换偏置(exchange bias,EB)效应对临界翻转电流ISOT的影响,VCMA效应和SOT类场转矩的影响机制;分析了实际应用中磁隧道结制作工艺偏差的影响.结果表明:EB效应与VCMA效应共同作用能极大降低临界翻转电流ISOT,从而实现完全无场开关切换;SOT类场转矩对磁化翻转起主导作用,且一定条件下可实现器件在ps量级的无场翻转;以及当氧化层厚度偏差γtf?10%或自由层厚度偏差γtox?13%时MTJ能实现有效切换.基于反铁磁的无场辅助自旋轨道矩器件将为新一代超低功耗、超高速度和超高集成度器件和电路提供极具前景的解决方案.

面向SOT-MRAM的磁屏蔽仿真设计与优化

磁随机存储器由于其高读写速度、接近无限次的读写次数和低功耗等优异特性受到越来越多的关注。磁随机存储器采用磁场方向来操作存储位,外部磁场很容易对磁结产生干扰导致读写错误的发生。因此采用磁屏蔽封装结构来减小外部磁场对存储器的影响具有重要意义。本文针对第四代自旋轨道矩磁随机存储器的磁屏蔽优化设计进行研究,根据自旋轨道矩磁随机存储器的面内磁场敏感特性,采用平行式磁屏蔽封装形式,建立了磁屏蔽有限元模型,分析了磁屏蔽结构因素(间距,面积和厚度)和磁饱和现象对磁屏蔽效果的影响,为磁存储器磁屏蔽设计提供了新思路。

基于FBG和EMD的悬挂式永磁磁浮轨道厢梁应力检测技术研究

提出一种基于经验模态分解方法(EMD)的悬挂式永磁磁浮轨道厢梁光纤布拉格光栅(FBG)应力检测技术,用于检测过车时轨道厢梁应力,检测应力是否在安全范围内,保证行车安全性和平稳性。考虑到强磁场以及电磁干扰影响,采用轨上无电的FBG光栅传感应力检测方案,在上/下导向轮行径位置处分别布置一个测试点。FBG测试点受低频挠曲应力和高频导向轮应力双重作用,采用EMD方法分离两种应力,实验结果表明过车应力测试结果符合预期,可以有效确保轨道厢梁健康以及车辆的行驶安全。

永磁轨道外磁场横向不对称分布特性

研究了永磁轨道外磁场的横向不对称分布对高温超导(HTS)磁浮系统悬浮稳定性的影响。采用有限元软件COMSOL Multiphysics,建立HTS磁浮系统的理论仿真模型,求解永磁轨道外磁场横向分布及YBa2Cu3O7-x(YBCO)高温超导块材的静态悬浮力。进一步设计搭建三轴运动实验平台,通过相应的测试设备,依次对永磁轨道外磁场、表面轮廓的横向分布及YBCO超导块的静态悬浮力进行测量。仿真与实验结果表明,实际PMG的表面沿横向不平整,相邻永磁之间存在间隙和不同的磁体损伤,导致了横向磁场不对称分布,结果使YBCO超导块在偏离永磁轨道中心对称位置处的静态悬浮力存在差异。

轨道交通车辆永磁同步牵引系统断电区穿越控制策略

永磁同步牵引传动系统是轨道交通车辆稳定运行的重要组成部分,由于车辆经过断电区时,供电系统会出现短暂失电而引起母线电压突变,对牵引系统造成电流冲击以及LC振荡,甚至触发系统发生重大故障,影响系统运行。为使车辆能够平稳穿越断电区,该文通过建立轨道车辆永磁同步牵引系统穿越断电区的等效电路,推导出系统进入断电区前后的数学模型,并在此基础上提出一种通过整流发电稳定母线电压穿越断电区的控制策略,避免关闭牵引系统和断开主接触器,同时降低驶离断电区时母线电压突变,从而减小牵引系统的冲击及振荡。仿真和试验结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。

高温超导磁悬浮车用悬浮单元优化的实验研究

研究了YBCO高温超导块材与2种典型的永磁轨道之间的最佳宽度比例。这2种永磁轨道的永磁用量基本相同,磁场分别呈单峰和双峰分布。通过改变YBCO高温超导块材组合的横向尺寸,利用高温超导磁悬浮测试装置(SCML-02)研究了在不同场冷高度、相同工作高度下高温超导块材在永磁轨道上的悬浮力。结果表明:块材与磁场呈单峰分布的永磁轨道之间的宽度比与场冷高度无关,而与呈双峰分布的永磁轨道之间的宽度比却极大地依赖于场冷高度。这一结果对高温超导磁悬浮车系统地优化设计是有帮助的。

任意倾斜角度下的永磁导轨感应磁场解析计算

平行移动式自稳定高温超导块材磁悬浮数值模拟计算包括永磁导轨感应磁场的计算。无限长的永磁轨道结构具有多样性。通过对称分布永磁轨道磁场的解析计算导出了任意倾斜角度下永磁轨道磁感应强度解析计算方法。采用此方法,成功计算出了多块交错排列的Halbach结构永磁轨道的感应磁场计算。采用该方法和商用Ansoft软件的有限元法分别对Halbach永磁轨道磁场进行了计算,对比计算结果表明,此方法是可行的,并且计算效率也远优于有限元法。

混合桥基双核配合物中的轨道互补与反互补效应

在混合桥基的双核体系中,金属中心的磁轨道的线形组合可与相同对称性的桥基最高占据轨道(HOMO'S)相互作用.如果两种桥联配体稳定同一磁轨道组合,则称它们以互补方式起作用;反铁磁偶合就会被加强.反之,如果桥联配体稳定不同的磁轨道组合,则称它们以反互补方式起作用;这将减小反铁磁偶合.本文就互补和反互补效应以及相关的磁学知识做一简要概述.