超导磁悬浮与永磁磁悬浮新型混合系统的磁悬浮特性研究

用三维磁场和磁悬浮力测试装置，测量由REBCO超导体和永磁体组成的混合系统的磁悬浮力，以及超导体不同位置磁场随时间变化的规律，研究（1）永磁体的磁场分布和组合形式对超导磁悬浮力特性的影响规律；（2）超导体的冷却和力的加载方式对其磁悬浮力及稳定性的影响；（3）将超导-永磁磁悬浮（HTS-PM）与永磁-永磁磁悬浮（PM-PM）结合，弄清HTS-PM和PM-PM的组合形式对其磁悬浮力及稳定性的影响规律。（4）在磁悬浮力测试过程中，测量超导体不同位置处的磁场随时间变化的规律，探索超导体内磁通运动的机制，以及其对超导磁悬浮力及稳定性的影响。在此基础上，建立物理模型，阐明影响超导体磁悬浮力提高的因素及导致其衰减的机制。设计出能充分发挥超导体和永磁体优势的磁场分布和磁体组合形式，探索提高超导磁悬浮力的方法和解决其随时间衰减问题的途径，为改进超导HTS-PM和PM-PM混合系统的磁悬浮力特性提供新的思路。

高的临界温度、大的磁悬浮力和良好自稳定磁悬浮特性，使得REBa2Cu3Oy超导材料在磁悬浮列车等方面广泛应用。研究发现，该类超导体的悬浮高度随时间增加和载重量的增加而降低，卸载后却不能恢复到原来高度。因此，对提高超导磁悬浮力特性的研究，对科学研究和实际应用具有重要的意义。 . 项目“超导磁悬浮与永磁磁悬浮新型混合系统的磁悬浮特性研究”主要研究内容有六项：.一是辅助永磁体的引入方式、组态形式和磁化方式对单畴GdBCO超导体磁场分布及其磁悬浮力的影响；二是永磁体的组合形式对其磁悬浮力的影响；三是超导磁悬浮与永磁磁悬浮组成的混合系统中组合形式对其磁悬浮力的影响；四是超导体的冷却方式、聚磁极宽度等对其磁悬浮力的影响；五是通过纳米掺杂和新制备方法研究提高块材性能；六是研制新的三维磁力和磁场测试系统以及磁悬浮演示装置。. （1）课题组系统研究了辅助永磁体的引入和磁化方式对超导体磁场分布及其磁悬浮力的影响；结果表明，通过合理设计超导体和永磁体的组合方式，才能有效提高磁悬浮力特性。. （2）课题组重点研究了永磁体的组合形式对磁悬浮力的影响；辅助永磁体的组态形式对超导磁悬浮力的影响。结果表明，磁悬浮力与永磁体的组合形式、数目、间距、排列方式及磁极取向相关。 . （3）课题组系统研究了零场冷磁悬浮力特性，研究了零场冷情况下最小悬浮间距对磁悬浮力的影响，磁悬浮力和应用外磁场之间的关系。对场冷情况下研究了场冷磁悬浮力与场冷高度和场冷位置磁场穿透之间的内在关系。 . （4）课题组主要研究了混合磁悬浮系统中永磁体组合形式对磁悬浮力的影响，为混合磁悬浮系统的设计提供一些可参考的实验依据。 . （5）课题组在高质量块材研制和性能改善方面做了系统研究，通过新制备方法和纳米掺杂等办法可提高超导性能和磁悬浮力特性。. （6）课题组设计研制了三维磁力和磁场测试系统以及磁悬浮发射系统和演示装置。. 通过项目研究发表学术论文14 篇（SCI 检索8篇, EI检索3篇，核心2 篇），4篇论文在审；授权国家发明专利1项。