本文選題：真空管道 + 高溫超導(dǎo)磁懸浮　； 參考：《西南交通大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在漫長(zhǎng)的人類發(fā)展史中,追求更高效、舒適的代步工具一直都是社會(huì)發(fā)展的潮流和趨勢(shì)。古來素有武將騎馬打天下(高效),儒生坐轎治廟堂(舒適)的傳統(tǒng),今天人類的出行則主要依靠汽車、高鐵、飛機(jī)等交通工具。當(dāng)前,人類社會(huì)中最快速的地面和空中交通工具分別是高鐵和飛機(jī),尤其是中國(guó)高鐵在全世界備受矚目,代表了"中國(guó)速度"。但在更高速度的未來展望中,高鐵列車由于輪軌摩擦機(jī)制導(dǎo)致速度提升空間有限,于是迫切需要一種速度600km/h以上的地面交通工具來填補(bǔ)這個(gè)空白。真空管道和磁懸浮交通的結(jié)合將是該領(lǐng)域的有力競(jìng)爭(zhēng)者。西南交通大學(xué)作為國(guó)內(nèi)軌道交通行業(yè)的先驅(qū)者,早在2011年就開始了對(duì)真空管道高溫超導(dǎo)磁懸浮系統(tǒng)的探索。為解決真空管道環(huán)線運(yùn)行離心力的問題,自主研制出真空管道HTS側(cè)浮試驗(yàn)系統(tǒng),即車體側(cè)壁安裝有高溫超導(dǎo)體,真空管道沿管壁鋪設(shè)永磁雙軌道,車體下方使用直線感應(yīng)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力。本文結(jié)合真空管道側(cè)浮的結(jié)構(gòu)特性,以直線感應(yīng)電機(jī)為研究對(duì)象,研究了用于真空管道側(cè)浮系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的直線電機(jī)特性。首先,詳細(xì)介紹了真空管道HTS側(cè)浮實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù),以及真空管道的幾個(gè)主要組成系統(tǒng):直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、分段供電控制系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)。其次介紹了直線電機(jī)靜態(tài)特性測(cè)試平臺(tái),直線電機(jī)的相關(guān)靜態(tài)起動(dòng)推力都在此平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn);最后在旋轉(zhuǎn)電機(jī)理論的基礎(chǔ)上,介紹了直線電機(jī)的電磁理論基礎(chǔ),以及直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比特殊的性質(zhì),并給出了直線感應(yīng)電機(jī)的等效電路模型。然后建立了直線感應(yīng)電機(jī)的二維電磁場(chǎng)模型,建立了直線感應(yīng)電機(jī)的分層理論模型,結(jié)合表面阻抗法推導(dǎo)出復(fù)合次級(jí)直線感應(yīng)電機(jī)電磁推力和法向力理論公式。通過有限元仿真的方法,研究了直線感應(yīng)電機(jī)采用復(fù)合次級(jí)時(shí)各次級(jí)導(dǎo)體層參數(shù)變化對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)性能的影響。并對(duì)直線感應(yīng)電機(jī)樣機(jī)進(jìn)行了靜態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果較為一致,其結(jié)果為真空管道HTS側(cè)浮系統(tǒng)中直線感應(yīng)電機(jī)的設(shè)計(jì)提供了有力的參考價(jià)值。接著通過實(shí)驗(yàn)和仿真研究了真空管道側(cè)浮系統(tǒng)中離心效應(yīng)對(duì)直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)性能的影響。結(jié)果表明,不論是電機(jī)氣隙還是徑向位移增大的情況,對(duì)直線感應(yīng)電機(jī)的推力均起到削弱的作用。該部分內(nèi)容旨在探究合理的垂直位移和徑向位移范圍,為側(cè)浮式真空管道高溫超導(dǎo)磁浮車初始懸浮位置設(shè)計(jì)提供參考。最后根據(jù)真空管道側(cè)浮系統(tǒng)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),研究了真空管道不同氣壓環(huán)境下磁浮車所受阻力的變化,進(jìn)而求得加速過程中驅(qū)動(dòng)推力的變化情況,并推導(dǎo)出動(dòng)態(tài)阻力和推力的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式。
[Abstract]:In the long history of human development, the pursuit of more efficient and comfortable tools has been the trend of social development. In ancient times there was a tradition of riding horses to fight against the world (high efficiency, Confucianism, sedan chair, temple (comfortable) tradition), today's human travel mainly rely on vehicles, high-speed rail, aircraft and other means of transportation. At present, the fastest ground and air vehicles in human society are high-speed rail and aircraft respectively, especially high-speed rail in China, which stands for "Chinese speed" in the world. However, in the future of higher speed, due to the wheel-rail friction mechanism, the high-speed train has limited space to improve its speed, so it is urgent to fill the gap with a ground vehicle with a speed above 600km/h. The combination of vacuum pipelines and maglev traffic will be a strong competitor in this field. Southwest Jiaotong University, as a pioneer of China's rail transit industry, began to explore the high temperature superconducting magnetic levitation system of vacuum pipeline in 2011. In order to solve the problem of centrifugal force running in the vacuum pipeline loop, the HTS side floating test system of vacuum pipeline is developed, that is, the side wall of the car body is installed with high temperature superconductor, and the vacuum pipe is laid with permanent magnet double track along the pipe wall. The driving force is provided by linear induction motor under the car body. In this paper, the characteristics of linear induction motor (LIMM), which is used to drive the vacuum pipeline side floatation system, are studied in combination with the structural characteristics of vacuum pipeline side floatation. Firstly, the structure parameters of HTS side float experimental system for vacuum pipeline are introduced in detail, and several main components of vacuum pipeline are introduced: linear motor drive system, subsection power supply control system and measurement system. Secondly, the static characteristic test platform of linear motor is introduced. The relevant static starting thrust of linear motor is tested on this platform. Finally, the electromagnetic theory of linear motor is introduced on the basis of rotating motor theory. And the special properties of linear motor compared with rotating motor, and the equivalent circuit model of linear induction motor is given. Then, the two-dimensional electromagnetic field model of linear induction motor is established, the layered theoretical model of linear induction motor is established, and the theoretical formulas of electromagnetic thrust and normal force of composite secondary linear induction motor are derived by combining the surface impedance method. The influence of the parameters of the secondary conductor layer on the driving performance of linear induction motor was studied by finite element simulation. The static test results of the prototype of the linear induction motor are consistent with the simulation results. The results provide a powerful reference value for the design of the linear induction motor in the HTS side floating system of vacuum pipeline. Then the effect of centrifugal effect on the driving performance of linear induction motor is studied by experiment and simulation. The results show that the thrust of linear induction motor is weakened by the increase of air gap or radial displacement. The purpose of this part is to explore the reasonable range of vertical and radial displacement and to provide reference for the design of the initial suspension position of high temperature superconducting maglev vehicle with side floating vacuum pipe. Finally, according to the dynamic experimental data of the vacuum pipe side floating system, the change of the resistance of the maglev vehicle under the different pressure environment of the vacuum duct is studied, and the change of the driving thrust during the acceleration process is obtained. The empirical expressions of dynamic resistance and thrust are derived.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U171

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本文編號(hào)：1953016