高温超导磁悬浮轴承的研究进展 被引量：8

1

作者 余志强 张国民 +2 位作者 邱清泉 胡磊 张文峰 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2014年第7期55-61,共7页

当永磁体在高温超导体附近时,部分磁力线进入超导体内,由于磁通钉扎作用,永磁体无需控制而稳定悬浮,这种悬浮特性称为无源自稳定性。这种特性的重要应用之一就是高温超导轴承。由于具有无源自稳定性、无摩擦、低损耗等优点,高温超导轴... 当永磁体在高温超导体附近时,部分磁力线进入超导体内,由于磁通钉扎作用,永磁体无需控制而稳定悬浮,这种悬浮特性称为无源自稳定性。这种特性的重要应用之一就是高温超导轴承。由于具有无源自稳定性、无摩擦、低损耗等优点,高温超导轴承越来越受到国内外关注,成为研究的热点,已经应用在飞轮储能、高速旋转机械等重要领域。本文介绍了高温超导悬浮轴承的工作原理,比较了轴向型和径向型高温超导轴承的结构特点,详细地说明了国外研究进展和国内的发展现状,探讨了高温超导轴承当前的研究热点和应用领域。 展开更多

关键词 -无源自稳定性 高温超导轴承 轴向型 径向型

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高温超导轴承转子系统在不同场冷偏心距下的动力学分析

2

作者 商晋 邹银才 +3 位作者 边星 关翔 伍继浩 李青 《低温与超导》 CAS 北大核心 2020年第2期1-6,共6页

高温超导轴承用超导材料在冷却过程中处于场冷状态,俘获磁通的存在使高温超导轴承具有自稳定性。场冷高度影响轴承的钉扎力,从而产生不同的刚度,最终导致整个轴系的转子动力学变化。本文以冷压缩机为应用背景,基于实验测量得到YBCO在不... 高温超导轴承用超导材料在冷却过程中处于场冷状态,俘获磁通的存在使高温超导轴承具有自稳定性。场冷高度影响轴承的钉扎力,从而产生不同的刚度,最终导致整个轴系的转子动力学变化。本文以冷压缩机为应用背景,基于实验测量得到YBCO在不同场冷高度下的刚度值,利用有限元分析软件Ansys,得到设计轴系的模态频率和主轴振幅。结果表明,由于场冷偏心距的存在,导致高温超导轴承合力比不偏心时大,从而改善了转子的动力学特性。 展开更多

关键词 高温超导轴承 刚度 转子动力学

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径向型高温超导轴承悬浮特性的有限元分析 被引量：2

3

作者 周艳秋 余志强 《城市轨道交通研究》 北大核心 2019年第8期89-93,共5页

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... 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。 展开更多

关键词 径向型高温超导轴承 悬浮特性 电磁特性

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无源高温超导磁浮轴承两种方案比较 被引量：2

4

作者 谭凤顺 金能强 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2001年第3期43-50,共8页

无源磁浮轴承的优点是结构简单、造价低廉、无需有源控制。文中探讨了两种无源磁浮轴承的方案 ;对两种方案的悬浮力、悬浮品质因数、悬浮刚度与悬浮稳定性进行了讨论、计算、比较 ;并且讨论了两种方案的优缺点及应用。比较结果表明 ,方... 无源磁浮轴承的优点是结构简单、造价低廉、无需有源控制。文中探讨了两种无源磁浮轴承的方案 ;对两种方案的悬浮力、悬浮品质因数、悬浮刚度与悬浮稳定性进行了讨论、计算、比较 ;并且讨论了两种方案的优缺点及应用。比较结果表明 ,方案 1更适合于小型的飞轮储能系统 ,方案 2较适合于大中型飞轮储能系统。 展开更多

关键词 高温超导磁浮轴承 无源磁浮轴承 悬浮力 永磁磁浮轴承 方案设计

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一种新型超导混合磁悬浮轴承的悬浮力特性分析 被引量：2

5

作者 李永亮 方进 +3 位作者 郭明珠 肖玲 郑明辉 焦玉磊 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第A04期221-225,共5页

针对普通高温超导磁轴承刚度小、承载力低、悬浮间隙难以调节等不足,设计了一种由永磁体、超导块材及超导线圈组成的新型悬浮系统。在此基础上,利用临界态模型及商用有限元软件分析了其悬浮力随间隙变化的规律,通过分析对比,证明了仿真... 针对普通高温超导磁轴承刚度小、承载力低、悬浮间隙难以调节等不足,设计了一种由永磁体、超导块材及超导线圈组成的新型悬浮系统。在此基础上,利用临界态模型及商用有限元软件分析了其悬浮力随间隙变化的规律,通过分析对比,证明了仿真计算与实验测试具有良好的一致性。研究结果表明:引入超导线圈可提高轴承的承载能力,增大轴承刚度,便于调节悬浮间隙,有利于其高速稳定运行,同时还能降低系统的功耗。 展开更多

关键词 高温超导磁轴承 超导线圈 悬浮力 有限元法 临界态模型

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飞轮储能器的新型高温超导悬浮轴承研究 被引量：1

6

作者 宋波 曾佑文 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期20-23,54,共5页

储能器是一种储存能量的装置,随着高温超导悬浮轴承运用到飞轮储能器中,储能效率得到了大大的提高。它的主要结构是由高温超导体和永磁体组成。文中提出一种全新高温超导悬浮轴承,并研究其的力学性能,为新型超导悬浮轴承的研究与开发做... 储能器是一种储存能量的装置,随着高温超导悬浮轴承运用到飞轮储能器中,储能效率得到了大大的提高。它的主要结构是由高温超导体和永磁体组成。文中提出一种全新高温超导悬浮轴承,并研究其的力学性能,为新型超导悬浮轴承的研究与开发做好了基础准备。 展开更多

关键词 储能器 高温超导悬浮轴承 悬浮力 导向力

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基于ANSYS的高温超导混合磁轴承悬浮力分析 被引量：1

7

作者 李永亮 方进 +3 位作者 郭明珠 肖玲 郑明辉 焦玉磊 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期40-44,共5页

基于商用电磁场有限元软件ANSYS以及Bean临界态模型,对由圆柱形高温超导块材、永磁体和超导线圈组成的新型高温超导混合磁轴承的电磁场分布及悬浮力进行了仿真分析,研究了超导线圈对高温超导混合磁轴承悬浮力的影响,同时还通过实验测试... 基于商用电磁场有限元软件ANSYS以及Bean临界态模型,对由圆柱形高温超导块材、永磁体和超导线圈组成的新型高温超导混合磁轴承的电磁场分布及悬浮力进行了仿真分析,研究了超导线圈对高温超导混合磁轴承悬浮力的影响,同时还通过实验测试了悬浮力。结果表明:仿真与实验具有较好的一致性,使用软件仿真方便可行,其结果较为准确可靠,可为高温超导混合磁轴承的设计和优化提供理论依据。 展开更多

关键词 高温超导磁轴承 BEAN模型 有限元法 ANSYS 悬浮力

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复合结构高温超导推力轴承的静态特性 被引量：1

8

作者 祝长生 纪德志 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2008年第7期12-15,共4页

基于宏观电磁场的临界态Bean模型,利用商用电磁场有限元分析软件ANSYS对由多块高温超导体和一整块环形永磁体组成的复合结构高温超导推力轴承静态特性进行了数值研究,分析了环形永磁体的结构参数对高温超导推力轴承静态悬浮力的影响。... 基于宏观电磁场的临界态Bean模型,利用商用电磁场有限元分析软件ANSYS对由多块高温超导体和一整块环形永磁体组成的复合结构高温超导推力轴承静态特性进行了数值研究,分析了环形永磁体的结构参数对高温超导推力轴承静态悬浮力的影响。结果发现在由多块高温超导体和一整块环形永磁体组成的高温超导推力轴承结构中,存在着一个能够使轴承的悬浮力达到最大的几何关系。 展开更多

关键词 高温超导磁轴承 悬浮力 临界态模型 BEAN模型 有限元法 推力轴承

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非同轴结构高温超导推力轴承的悬浮力 被引量：1

9

作者 祝长生 纪德志 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1-4,10,共5页

基于宏观电磁场的临界态Bean模型,利用商用电磁场有限元分析软件ANSYS,对由非同轴的单块高温超导体和整块永磁体组成的高温超导推力轴承静态特性进行了数值研究,分析了永磁体的结构参数对高温超导推力轴承静态悬浮力的影响。

关键词 高温超导磁轴承 悬浮力 临界态模型 BEAN模型 有限元法

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超导飞轮储能系统可靠性验证及其在铁路系统的应用

10

作者 (日)Tomohisa YAMASHITA 刘志荣(译) 《国外铁道机车与动车》 2019年第5期42-48,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 飞轮储能 高温超导磁轴承 太阳能光伏电 稳定 可再生能源

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高温超导磁悬浮轴承研发现状 被引量：23

11

作者 邓自刚 王家素 +3 位作者 王素玉 郑珺 林群煦 张娅 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第9期1-8,共8页

高温超导磁悬浮轴承作为具有自稳定优势的高温超导磁悬浮技术最具代表性的应用之一,可实现无源的高速无摩擦旋转运行,为大幅度提高现有机器设备的性能及升级换代提供了新的途径。本文综述了近年来美国、德国、日本和韩国等国内外小组开... 高温超导磁悬浮轴承作为具有自稳定优势的高温超导磁悬浮技术最具代表性的应用之一,可实现无源的高速无摩擦旋转运行,为大幅度提高现有机器设备的性能及升级换代提供了新的途径。本文综述了近年来美国、德国、日本和韩国等国内外小组开展的高温超导磁悬浮轴承代表性样机研发现状,探讨了该项技术的关键难点问题,指出了当前研究的热点,阐述了可能的应用前景。 展开更多

关键词 高温超导磁悬浮轴承 无源自稳定 关键技术 研发现状 研究热点

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小型飞轮储能系统高温超导磁悬浮轴承 被引量：13

12

作者 邱傅杰 徐克西 盛培龙 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期181-186,共6页

介绍了采用氧化物超导体钇钡铜氧（YBCO）准单畴块材作为定子构件、钕铁硼永磁体作为转子构件的立式全超导磁悬浮轴承初步研究结果。其中，转子系统由转轴、永磁体和飞轮共同组成，在三相调频感应电机驱动下，转子系统最高试验转速可达1... 介绍了采用氧化物超导体钇钡铜氧（YBCO）准单畴块材作为定子构件、钕铁硼永磁体作为转子构件的立式全超导磁悬浮轴承初步研究结果。其中，转子系统由转轴、永磁体和飞轮共同组成，在三相调频感应电机驱动下，转子系统最高试验转速可达15000r／min。初步测试结果（0-200Hz）显示，在转动频率而接近25Hz系统发生共振，共振时转子最大径向摆动约为±170um。在35-200Hz范围内转子运行状态稳定，最大径向摆动约为±50um。实验结果显示，超导磁悬浮轴承转动损耗主要来自磁滞损耗和涡流损耗，而磁场分布不均匀性与超导定子材料的磁通蠕动可能是导致转动损耗的主要原因。 展开更多

关键词 高温超导磁悬浮轴承 飞轮储能 临界转速 能量损耗

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高速透平机械超导磁悬浮轴承转子结构设计 被引量：5

13

作者 邹银才 魏操兵 +3 位作者 潘薇 商晋 伍继浩 李青 《低温与超导》 CAS 北大核心 2018年第5期13-18,36,共7页

高温超导磁悬浮轴承具有运用于大型低温系统高速透平机械复杂工况的显著优点。针对磁通集中式排列的永磁转子结构,利用电磁场分析软件计算和分析了转子结构参数对轴承悬浮性能的影响,并以最大单位面积悬浮力为设计目标,结合转子动力学分... 高温超导磁悬浮轴承具有运用于大型低温系统高速透平机械复杂工况的显著优点。针对磁通集中式排列的永磁转子结构,利用电磁场分析软件计算和分析了转子结构参数对轴承悬浮性能的影响,并以最大单位面积悬浮力为设计目标,结合转子动力学分析,得到了永磁转子的各项结构参数,为高速透平机械中运用超导磁悬浮轴承的转子结构设计和轴承制作,提供了一定的参考依据。 展开更多

关键词 大型低温系统 透平机械 高温超导磁悬浮轴承 转子设计

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《低温与超导》2009年第37卷总目次

14

《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2009年第12期79-84,共6页

关键词 YBCO 超导磁体 超导器件 临界电流密度 超导薄膜 低温与超导 高温超导带材 高温超导磁悬浮轴承 高温超导滤波器 目次

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高温超导体磁悬浮轴承在低温液体泵中应用的可行性分析 被引量：4

15

作者 朱圣良 袁春燕 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2011年第2期25-29,80,共6页

目前低温液体泵用轴承一般为机械轴承,由于机械磨损其工作寿命有限;工作在低温环境下,该轴承润滑条件恶劣,不能满足高转速、重载荷条件下的长期连续应用。高温超导体磁悬浮轴承则直接工作在低温条件下,没有机械接触且无源自稳定,是代替... 目前低温液体泵用轴承一般为机械轴承,由于机械磨损其工作寿命有限;工作在低温环境下,该轴承润滑条件恶劣,不能满足高转速、重载荷条件下的长期连续应用。高温超导体磁悬浮轴承则直接工作在低温条件下,没有机械接触且无源自稳定,是代替机械轴承的一种选择。近年来关于高温超导磁悬浮轴承的应用研究很多,其承载能力等性能参数提升很多,并在飞轮储能系统、超导电机中得到应用,具有在低温液体泵中应用的可能性。 展开更多

关键词 低温液体泵 高温超导磁悬浮轴承 研究进展

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氦气冷压机应用超导磁悬浮轴承技术分析 被引量：4

16

作者 邹银才 潘薇 +3 位作者 商晋 李晓明 李健 李青 《低温与超导》 CAS 北大核心 2018年第6期1-6,共6页

大型超流氦制冷系统在大科学工程上起着重要的作用,氦气冷压机轴承技术仍是面临的关键技术问题。高温超导磁悬浮轴承具备无接触承载且自控稳定的优势,但尚无将超导磁悬浮轴承应用在氦气冷压机特定工况的研究报道。以成功应用的主动式磁... 大型超流氦制冷系统在大科学工程上起着重要的作用,氦气冷压机轴承技术仍是面临的关键技术问题。高温超导磁悬浮轴承具备无接触承载且自控稳定的优势,但尚无将超导磁悬浮轴承应用在氦气冷压机特定工况的研究报道。以成功应用的主动式磁悬浮轴承离心式冷压机结构和运行参数为参考,计算了在相近尺寸下超导磁悬浮轴承单位面积下的最大悬浮性能,进行了典型径向型超导磁悬浮轴承研究现状分析,从理论计算和工程应用两个角度论证了超导磁悬浮轴承具备了应用于冷压机系统的可行性,并对超导磁悬浮轴承应用于冷压机面临的关键技术进行了简要分析。 展开更多

关键词 超流氦 氦气冷压机 高温超导磁悬浮轴承 应用分析

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超导飞轮储能用永磁轴承参数优化 被引量：3

17

作者 孙睿雪 邓自刚 +3 位作者 何大波 勾艳凤 车通 郑珺 《低温与超导》 CAS 北大核心 2014年第2期1-4,共4页

随着近年美、德、日等国研究小组的大容量高温超导飞轮储能系统(HTS FESS)样机的报道,具有控制简单、储能密度大、效率高、寿命长、应用范围广等优点的HTS FESS已经被广泛认可。综合主要研究小组的工作发现,采用高温超导磁悬浮轴承与永... 随着近年美、德、日等国研究小组的大容量高温超导飞轮储能系统(HTS FESS)样机的报道,具有控制简单、储能密度大、效率高、寿命长、应用范围广等优点的HTS FESS已经被广泛认可。综合主要研究小组的工作发现,采用高温超导磁悬浮轴承与永磁轴承配合的结构在保证飞轮转子轴向和径向都稳定的同时,具有成本低的优势。针对这种混合轴承布置方式,文中对超导飞轮储能用永磁轴承的承载能力进行了研究,通过有限元仿真分析提出了一种径向型永磁轴承的优化方案,相关结果可为后续样机研究提供一定的参考。 展开更多

关键词 超导飞轮储能 高温超导磁悬浮轴承 永磁悬浮轴承 磁场结构优化

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高温超导磁悬浮轴承的发展现状及前景 被引量：3

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作者 许吉敏 张飞 +2 位作者 金英泽 张帆 袁小阳 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期321-328,共8页

第二类高温超导体的磁通钉扎效应使得超导体在外加磁场中无需主动控制而能稳定悬浮。利用这种无源自稳定悬浮特性,高温超导磁悬浮轴承可以实现部件之间无机械摩擦的高速相对运动,在旋转机械、飞轮储能和交通运输等方面展现出了良好的应... 第二类高温超导体的磁通钉扎效应使得超导体在外加磁场中无需主动控制而能稳定悬浮。利用这种无源自稳定悬浮特性,高温超导磁悬浮轴承可以实现部件之间无机械摩擦的高速相对运动,在旋转机械、飞轮储能和交通运输等方面展现出了良好的应用前景。近年来,高温超导磁悬浮轴承的发展在世界范围内取得了令人瞩目的成就,轴承的设计思想、结构和应用环境都得到了相应的拓展。从结构特征角度综述了近年来国内外超导磁悬浮轴承样机的发展现状,重点介绍了西安交通大学的超导磁液复合轴承结构及其在液体火箭中的应用方案;结合该领域的研究现状探讨了超导磁悬浮轴承有待研究的问题和应用前景,指出超导轴承应向复合支撑方向发展以利于推进应用。 展开更多

关键词 钉扎 无源自稳定 高温超导磁悬浮轴承 发展现状 应用前景

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高温超导磁悬浮轴承选择与设计 被引量：2

19

作者 邓自刚 林群煦 +3 位作者 王家素 郑珺 张娅 王素玉 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期20-23,33,共5页

新型无摩擦高速高温超导磁悬浮轴承是高温超导磁悬浮技术最有潜力的应用之一,具有巨大的工业应用前景。文中分析比较了轴向型和径向型两种高温超导磁悬浮轴承的特点,并利用轴向型高温超导磁悬浮轴承结构简单、制作容易的优点,设计制作... 新型无摩擦高速高温超导磁悬浮轴承是高温超导磁悬浮技术最有潜力的应用之一,具有巨大的工业应用前景。文中分析比较了轴向型和径向型两种高温超导磁悬浮轴承的特点,并利用轴向型高温超导磁悬浮轴承结构简单、制作容易的优点,设计制作了一台双轴向型高温超导磁悬浮轴承样机。实验结果显示,上、下两高温超导磁悬浮轴承完全实现了2.4kg转轴的稳定悬浮及无接触旋转运行,目前受驱动电机转速限制,最高试验转速为3000 rpm。在稳定运行的基础上,该轴承样机将最终用于高温超导飞轮储能系统的原理演示。 展开更多

关键词 高温超导块材 永磁体 高温超导磁悬浮轴承 悬浮力 侧向恢复力

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径向高温超导磁悬浮轴承的端部效应分析 被引量：3

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作者 艾立旺 苗森 +2 位作者 许孝卓 封海潮 李娜 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期28-35,共8页

针对径向高温超导磁悬浮轴承轴向尺寸有限引起的端部效应会影响其轴向悬浮特性,提出一种基于H公式的二维有限元建模方法,对径向高温超导磁悬浮轴承的端部效应进行分析。首先,通过实验测试验证提出的有限元建模方法;然后,分别建立具有不... 针对径向高温超导磁悬浮轴承轴向尺寸有限引起的端部效应会影响其轴向悬浮特性,提出一种基于H公式的二维有限元建模方法,对径向高温超导磁悬浮轴承的端部效应进行分析。首先,通过实验测试验证提出的有限元建模方法;然后,分别建立具有不同尺寸定、转子的径向高温超导磁悬浮轴承有限元模型;最后,得到不同尺寸的超导定子与不同极数的永磁转子下轴向悬浮力与位移的关系。结果表明,由于端部效应,随着超导定子分块数量的增加,轴向悬浮特性不断恶化;随着永磁转子极数的增加,轴向悬浮力最大值先提高后降低,最终趋于永磁转子无限长时的轴向悬浮力最大值。 展开更多

关键词 径向高温超导磁悬浮轴承 悬浮力 端部效应 有限元

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