Review on Electrodynamic Suspension Trains and on-Board Superconducting Magnets
-
摘要:
电动悬浮列车具有速度高、悬浮间隙大、安全系数高等优点，在超高速磁悬浮列车领域具有十分光明的应用前景. 车载超导磁体是超导电动悬浮列车的核心组成部分之一，其服役可靠性是列车安全运行的重要基础. 本文系统地阐述国内外电动悬浮列车的发展历史及现状，针对国内外电动悬浮系统中车载超导磁体的结构和技术方案进行对比和总结. 高温超导磁体技术已经成为超导电动悬浮领域的重要发展方向，在列车行驶过程中车载超导磁体系统的热稳定性和振动稳定性是影响其可靠服役的重要因素. 高温超导磁体闭环运行技术、轻量小型化低温系统结构设计、高强度低漏热支撑结构设计等将是未来超导电动悬浮系统中车载超导磁体需要重点研究和解决的关键技术难题.
Abstract:The electrodynamic suspension (EDS) train has the advantages of high speed, large suspension gap, and high safety factor. It has a bright application prospect in the field of ultra-high-speed maglev trains. The on-board superconducting magnet is one of the core components of the superconducting EDS train, and its reliability in service is the basis for the safe operation of the train. In this paper, the development history and status of EDS trains in China and abroad were summarized, and the structure and technical solutions of on-board superconducting magnets in global EDS systems were compared and summarized. The high-temperature superconducting (HTS) magnet technology has become an important development direction in the field of superconducting EDS. The thermal and vibration stability of the on-board superconducting magnet system during the running of the train is an important factor affecting its reliable service. The closed-loop operation technology of HTS magnets, the structural design of lightweight and miniaturized cryogenic systems, and that of high-strength and low heat leakage support devices will be the key technical problems that need to be studied and solved for the on-board superconducting magnets in superconducting EDS systems in the future.
-
自1825年世界第一条铁路建成算起，铁路交通已经发展了近200年. 随着经济的发展、科技的进步，人们对于客运交通的需求日益增大，迫切需要建设和发展与高速客运需求相适应的、可持续发展的地面高速交通体系.
传统的轮轨列车依靠列车车轮与轨道之间的黏着牵引力在轨道上滚动前行，但是这种牵引方式制约着列车的高速运行，一般来说轮轨铁路很难实现超过400 km/h的行驶速度[1]. 因此，科学家们考虑去掉车轮和导轨，提出了磁浮铁路的设想.
1. 磁悬浮列车分类
根据磁悬浮列车的悬浮方式不同，可以将磁悬浮列车划分为：电磁悬浮（electromagnetic suspension, EMS）列车、电动悬浮列车（electrodynamic suspension, EDS）、超导钉扎悬浮（superconducting pinning levitation, SPL）列车[1]. 表1对3种磁悬浮列车的悬浮特点及相关技术参数进行了比较，文献[2-3]中详细介绍了各种悬浮方式的悬浮原理.
悬浮
类型悬浮原理 悬浮高
度/mm最高试验速
度/(km·h−1)最高应用速
度/（km·h−1）悬浮、导
向控制车载
磁体路轨
铺设车辆重量
（单节车厢）研究
进展EMS 车载磁体与铁磁轨道之间的相互吸引产生悬浮力 8～10 550
（德国 TR09）430
（上海磁浮
线 TR08）需要闭环控制，有静态悬浮 电磁铁 硅钢片 重，56.5 t
（德国 TR09）商业
运营EDS 车载磁体与“8”字线圈、导电板之间相对运动产生悬浮力 80～150
（超导电动
悬浮），
20～30
（永磁电动
悬浮）603
（JR 东
海 L0）505
（日本山梨
试验线 L0）自稳定，无需控制，无静态悬浮 超导磁
体，永磁体“8”字线圈，金属导电板 轻，25 t
（JR 东
海 L0）准商
业运营SPL 非理想第二类超导体的抗磁特性产生
悬浮力10～30 300
（西南交通
大学模型车）自稳定，无需控制，有静态悬浮 超导块材 永磁导轨 轻，12 t
（西南交通
大学工程
化样车）试验
阶段目前，电磁悬浮和电动悬浮技术已经达到了实用化水平，其中，电磁悬浮技术主要分为以德国运捷（TransRapid, TR）系列[7]为代表的高速磁悬浮列车和以日本高速地面运输（high speed surface transport, HSST）系列[8]为代表的中低速磁悬浮列车，图1和图2介绍了各自的发展历程. 采用德国TR08型常导电磁悬浮列车的上海高速磁浮线已于2006年正式投入商业运营，列车最高运营时速431 km[9]；采用HSST技术的Linimo磁悬浮列车也已于2005年在日本东部丘陵线上投入商业运营，列车设计最高时速100 km[10]；我国也已经自主设计了3条中低速磁浮线路：长沙磁浮快线[11]、北京S1线[12]和凤凰磁浮观光快线[13]，目前均已投入商业运营.
从表1的对比中可以看出，电动悬浮超导磁悬浮列车具有运行速度高、车辆轻、悬浮间隙大等优点，是目前超高速磁悬浮列车发展的主流趋势. 本文主要介绍了电动悬浮列车及其车载超导磁体在国内外的研究进展，文献[3, 16-20]更详细地介绍了电磁悬浮列车、超导钉扎悬浮列车的最新研究进展.
2. 电动悬浮列车
2.1 电动悬浮分类
电动悬浮按照场源形式可以划分为超导电动悬浮和永磁电动悬浮，超导电动悬浮按照磁体的工作温度又可以划分为高温超导电动悬浮和低温超导电动悬浮；按照轨道形式电动悬浮还可以划分为线圈式和导电板式.
从目前各国报道的研究进展来看，在上述的几种电动悬浮方式中，日本研发的线圈式超导电动悬浮列车最具实用化前景，本文主要介绍线圈式超导电动悬浮列车，在2.3.2节中简单介绍永磁电动悬浮列车.
2.2 工作原理
线圈式超导电动悬浮系统的典型结构如图3所示，该系统轨道通常采用“U”型结构. 线圈式电动悬浮系统的工作原理参考图4，电动悬浮是一种被动悬浮方式，当列车行驶时，车辆下方安装的车载超导磁体沿轨道方向行进，使得轨道两侧安装的“8”字悬浮线圈产生感应电流和磁场，感应磁场作用于车载超导磁体，产生悬浮力. 悬浮力随着列车行驶速度的提升而提升，当列车行驶速度较低时，列车依靠车轮支撑，当列车达到一定速度时，悬浮力增大到足以克服重力时，列车便可实现悬浮，列车达到正常行驶速度时的悬浮高度可以达到80～150 mm[3].
电动悬浮列车的导向同样依靠轨道两侧的“8”字线圈，当列车在行驶的过程中发生左右偏移时，轨道两侧的“8”字线圈的磁通发生变化，产生与列车偏移方向相反的导向力作用于车载超导磁体. 与悬浮原理类似，列车所受导向力也是随着列车的行驶速度的提升而不断提升，当列车行驶速度较低时，仅依靠“8”字线圈产生的导向力不足以保证列车的正常行驶，因此，在电动悬浮列车的转向架两侧安装导向轮来实现列车低速行驶过程中的导向.
电动悬浮列车一般采用长定子直线同步电机实现驱动. 电机的定子一般安装在轨道两侧，向定子绕组中通入三相交变电流后，会产生一个沿线路行进的磁场，该磁场与车载超导磁体相互作用产生列车的驱动力. 由于定子沿轨道全程铺设，通常采用分段供电的方式，各个地面驱动绕组被划分为多个分区，各分区在一般情况下无电流通过，只有车辆通过该分区时绕组才接通电流[1].
2.3 各国研究进展
超高速电动悬浮列车主要以日本研发的MLX、L0系列为代表. 截至目前为止，仅有日本研发出可实用化的电动悬浮列车，其余各国的研究尚处于试验阶段.
2.3.1 日 本
日本国有铁道（Japanese National Railways, JNR）在1962年就已经开始了磁悬浮列车的研究，图5总结了日本电动悬浮列车的发展历程，1972年JNR研发了第一辆ML100型常导电动悬浮原理车和LSM200型超导磁悬浮试验车. 经过一系列对比，由于超导电动悬浮列车具有悬浮高度大、自稳定悬浮、车辆轻等优点，日本最终确定了超导电动悬浮列车的研究方向.
1974年，为了进行包括磁浮列车、导轨结构、三相交流供电、控制调度等一系列试验，JNR决定修建第一条磁浮试验线——宫崎试验线，线路全长7 km，于1977年完成，起初设计的轨道是“倒T”型. 同年，ML500型磁悬浮试验车研发成功，该试验车在1979年实现了517 km/h的最高试验速度[24]. 1980年，JNR研发了MLU001型磁悬浮列车，正式采用“U”型轨道，该轨道可以为车厢设计提供更大的空间，提高车厢载客量. 在此基础上，1987年和1991年JNR又分别研发了带有座椅的MLU002型磁悬浮列车[25]和具有防火性能的MLU002N型磁悬浮列车[26]，并在1994年实现了411 km/h的载人最高试验速度.
1986年，日本铁道综合技术研究所（railway technical research institute, RTRI）接替了超高速磁悬浮列车的研发工作. 由于宫崎试验线为单线，且没有设置坡路和隧道，无法完成商业化运营试验，因此，1990年日本决定修建山梨试验线. 线路由日本东海旅客铁道公司（JR东海）和日本铁道建设工团负责修建，设计全长42.8 km，有一定的坡度、转弯和隧道，一期工程18.4 km于1996年完工. 1995年，JR东海为山梨试验线设计了MLX01型磁悬浮列车[27]，并进行实用化试验，该列车是日本设计的准商业运营列车. 该型列车在2003年实现581.7 km/h的最高试验速度，2004年实现1026.3 km/h的双向会车最高速度[28].
经过长时间的试验，日本超导磁体悬浮铁路实用技术委员会评估日本超导磁浮铁路已经具备实用化的基础技术. 2007年JR东海宣布要在东京和名古屋之间修建一条中央新干线，预计2027年通车，线路预计运营时速505 km/h.
2012年，JR东海在MLX01的基础上改进研发了L0型磁悬浮列车，并将其应用到扩建后的山梨试验线上，列车在2015年创造了603 km/h的载人最高行驶速度的世界纪录[29]. 在2020年，JR东海根据各种测试数据对L0型列车进行了一系列的改进，列车外观及其内部照片如图6所示，列车相关参数见表2.
参数 取值 悬浮方式 电动悬浮 编组 5 / 7 / 12 车辆尺寸（单节车厢）/m 长 25，宽 2.9，高 3.08 重量/（t·车厢−1） 25 设计最高速度/（km·h−1） 603 运行速度/（km·h−1） 505 近20余年里，日本一直致力于研发高温超导电动悬浮列车，并取得了一系列的研究成果，这些将在第3节中进行详细的介绍. 虽然目前日本实际运营的磁悬浮列车仍然采用低温超导磁体，但是RTRI已经开发了两代车载高温超导磁体，取得了一系列的研究成果.
日本对于磁悬浮列车的研究已有50余年，在超高速电动悬浮领域积累了丰富的经验，其磁浮铁路技术已经相当成熟，中央新干线也将在2027年正式投入运营.
2.3.2 美 国
美国在早期开展了大量的磁悬浮研究. 1966年，Powell等[30]提出了用超导磁体实现悬浮. 20世纪60年代至70年代，斯坦福研究所和福特汽车公司的团队制造了电动悬浮试验车[31].
20世纪70年代，麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）提出了磁浮飞机（Magplane）的概念，磁浮飞机采用电动悬浮方式，有超导悬浮和永磁悬浮两种设计方案[32]. 超导方案被提出后早期进行了大量的原理、实验验证，近年来，由于永磁悬浮方案成本的下降，磁浮飞机的研究多集中于永磁悬浮方案上. 与日本采用的“8”字线圈轨道不同，磁浮飞机采用导电板圆弧形轨道，其结构如图7所示. 在轨道两侧安装有铝制成的导电板，中部安装有长定子直线同步电机；车体下部两侧安装有按Halbach结构排列[33]的车载磁体用来实现悬浮，中部安装有驱动用的车载磁体. 当车载磁体沿着导轨行进时，移动的磁场会在导电板中产生感应电流，感应电流产生的磁场与车载磁体相互作用，竖直分量实现车辆悬浮，水平分量实现车辆导向.
磁浮飞机采用永磁体、导电板轨道结构，其结构简单、造价较低，但采用导电板导轨涡流损耗较大，且永磁体占用车体的空间和重量较大，因此，目前该方案很难实用化.
在2013年，美国特斯拉首席执行官Musk提出了真空管道超级高铁（Hyperloop）的概念. 2018年，美国超级高铁交通技术公司（Hyperloop Transportation Technologies，HTT）[34]制造了首个超级高铁全尺寸车辆，其外观如图8（a）所示，车辆采用Inductrack永磁电动悬浮技术公司[35]；美国维珍超级高铁（Virgin Hyperloop，VH）[36]也开始部署真空管道磁悬浮计划，并在2020年完成首次载人运行，其车辆外观如图8（b）所示.
美国在早期开展了大量的磁悬浮研究工作，但由于政府对磁悬浮列车的态度一直摇摆不定，因此其研究进度相对缓慢. 近几年，美国在结合真空管道的超高速永磁电动悬浮技术上研究较多.
2.3.3 中 国
我国在电动悬浮列车领域相比于日本、美国起步较晚，自2000年以来，国防科技大学、中国科学院电工研究所、西南交通大学等高校和科研院所相继开展了相关技术研究及部分原理验证工作. 中车长春轨道客车股份有限公司牵头修建了国内首条基于电动悬浮原理的试验线路[37]. 中国航天科工飞航技术研究院在2018提出研发时速1000 km的真空管道高温超导电动悬浮列车，并在2021年开始在大同（阳高）修建试验线路[38]. 2023年1月14日，中国飞航技术研究院报道其完成了首次全尺寸超导航行试验，试验车辆在210 m线路上实现了超过50 km/h的航行速度，这也是国内首次全尺寸超导航行试验[39]. 图9是其公开的超高速磁悬浮试验车照片.
我国在电动悬浮列车领域起步较晚，但上海交通大学、西南交通大学等单位在电动悬浮车载高温超导磁体领域已取得了一系列的研究成果.
3. 车载超导磁体系统结构
如前文所述，在电动悬浮列车中，车载超导磁体是核心部件，承担着与地面线圈（驱动、悬浮、导向线圈）相互作用，实现列车驱动、悬浮、导向的任务. 根据超导线圈的绕制线材不同，超导磁体可以分为基于NbTi低温超导线绕制的低温超导（low temperature superconducting, LTS）磁体、基于Bi系一代高温超导带材绕制的高温超导（high temperature superconducting, HTS）磁体和基于ReBCO二代高温超导带材绕制的高温超导磁体，基于高温超导带材绕制的超导线圈可以大幅降低超导磁体的运行成本. 下面将分别对各国研制的车载超导磁体系统结构进行介绍.
3.1 日本LTS磁体
日本磁悬浮列车的车载超导磁体采用低温超导线NbTi绕制超导线圈，其结构如图10所示. 该磁体系统主要由超导线圈、内杜瓦、支撑系统、冷屏、外杜瓦、液氮罐、液氦罐等设备组成.
车载超导线圈的形状一般为跑道型，该磁体系统一共有4个跑道型线圈，被安装在内杜瓦里并用液氦浸泡以维持超导态，磁体的工作温度为4.2 K. 磁体系统中各个部件的主要作用如下：
1） 内杜瓦，用于安装超导线圈，使其浸泡在液氦中，一般也被称作液氦容器；
2） 储存液氦和液氮的液氮罐、液氦罐，端部分别安装有Gifford-Mcmahon/Joule-Thomson （GM-JT）[41]和Gifford-Mcmahon （GM）[42]制冷机，通过制冷机产生的冷量来使蒸发的氦气、氮气重新冷凝成液氦、液氮，从而实现在列车行驶过程中无须补充液氦、液氮的目标；
3） 冷屏，用于减少磁体的漏热，在冷屏的表面安装通有液氮的冷却管[43]，从而减小从外杜瓦到内杜瓦的辐射漏热以及传导漏热；
4） 支撑系统，用于维持整个超导磁体在高速、高冲击、高过载状态下的结构稳定，同时应尽可能减小其传导漏热；
5） 外杜瓦，内杜瓦和外杜瓦之间采用真空的结构，这样可以进一步减小磁体的漏热，一般也被称作真空容器.
需要注意的是，日本设计的车载超导磁体采用偏心结构[44]，如图11所示. 其主要支撑装置位于超导线圈一侧，该侧与车辆转向架直接相连，支撑装置将磁体所受电磁力传递给转向架；而线圈另一侧则更加靠近地面线圈. 采用这种结构可以减小超导线圈与地面线圈之间的距离，从而在相同的电流下增大超导线圈所产生的电磁力.
日本设计的车载LTS磁体是目前最为成熟的车载超导磁体系统，这种磁体已经装车运行数年[40]，并且经历了数轮迭代，具有足够的实际运行经验，为其他磁体系统设计提供了十分宝贵的经验.
3.2 日本基于Bi2223带材制造的HTS磁体
高温超导带材自从被发现以来，因其临界参数高而受到广泛关注，科学家们尝试采用高温超导线绕制超导磁体来提高磁体的磁场和运行温度. Bi2Sr2Ca2Cu3Ox（Bi2223）带材被称为第一代高温超导带材，采用粉末管装法制备. 商用Bi2223带材的长度可以达到千米的量级，并具备高均匀性、良好的机械特性以及电学稳定性，因此被广泛应用[45]. 日本从1999起便开始尝试用Bi2223带材绕制超导线圈.
日本研制的基于一代HTS带材（Bi2223）的超导磁体系统结构如图12所示，相较于LTS磁体，该磁体设计的工作温度为10.0～20.0 K，线圈不再采用液氦浸泡冷却，而是采用GM型双极制冷机直接进行传导冷却，制冷机采用热导率较高的铝作为冷头，一个冷头用于冷屏的冷却，工作温度70.0 K；另一个冷头用于超导线圈的冷却，工作温度10.0～20.0 K[46]. 采用传导冷却这一设计使得液氦罐、液氮罐被移除，磁体重量显著降低. 但是，与传统的液氦浸泡相比，传导冷却通过制冷机冷头进行降温，冷量无法均匀传输到磁体的各个位置，因此，采用传导冷却的磁体温度分布一般不够均匀，需要采用一系列方式来提高磁体的导冷效率. 文献[46-49]对该磁体进行了更为详细的介绍.
2005年，日本将其研制的基于Bi2223带材的车载HTS磁体进行装车运行试验，列车最快行驶速度达到553.9 km/h[51]. 该磁体是截至目前唯一报道装车运行的车载HTS磁体，磁体的装车运行成功也充分证明了HTS磁体可以应用于电动悬浮列车领域.
3.3 日本基于ReBCO带材制造的HTS磁体
载流能力、临界温度一直是限制超导磁体发展的重要因素，ReBa2Cu3O7-δ （ReBCO）涂层导体被称为第二代高温超导带材，是通过在带状的柔性基底上沉积ReBCO薄膜制造而成的高温超导带材，其中Re是指稀土元素. 相较于一代带材，二代带材有如下优点：1） 临界参数高，在较高的温度、磁场下依旧有较高的临界电流密度；2） 机械强度高、弯曲性能好，即使导线弯曲成半径为10 mm的圆弧，也几乎不会降低其临界电流[52].
日本RTRI从2010年起开始尝试采用ReBCO带材绕制超导线圈[52-53]. 2011年绕制了1/4尺寸的HTS线圈，同时提出了无冷却系统HTS磁体的设想（采用可拆卸冷却系统，磁体闭环运行期间不需要冷却系统）[54]. 在试验过程中，科学家们发现在低温下采用环氧浸渍的ReBCO线圈会因为热收缩的差异在冷却过程中产生巨大应力，导致超导线分层破坏[55]，绕制的线圈性能显著下降，这种现象被称为退化现象. 随后科学家们提出了3种解决方案：
1） Iwai等[56]提出通过改进线圈形状和绕组结构的方式来防止线圈退化；
2） Mizuno等[57]提出采用聚四氟乙烯共绕并浸渍环氧树脂的方法来防止线圈退化；
3） Mizuno等[58]提出采用热塑性树脂粘合线圈和传热部件的方法来防止线圈退化.
随后，科学家分别采用上述方法绕制了实际尺寸的超导线圈，经过对比，最终决定采用第3种方法，线圈采用聚酰亚胺胶带作为匝间绝缘材料[59].
RTRI设计的基于ReBCO带材的车载HTS磁体系统如图13所示，相较于前两代磁体，该磁体的设计工作温度为30.0～40.0 K，线圈采用GM单极制冷机直接进行传导冷却. 由于工作温度的提高，线圈的辐射漏热较小，因此在这套系统的设计中移除了冷屏[60]. 与之前的设计不同，为提高冷却效率以及磁体系统的机械强度，RTRI为HTS线圈设计了线圈容器[61]. 如图14所示，超导线圈采用玻璃钢骨架作为支撑，上下表面通过热塑性树脂与导冷铜板粘结，被安装在由7075-T651铝合金制作的线圈容器中. 2020年，日本RTRI的Mizuno等[62]报道制造了基于ReBCO带材的车载HTS磁体，该磁体由8个的单饼超导线圈堆叠而成. 该磁体已经完成地面机械振动[63]、电磁振动[62]试验，但是目前日本尚未报道将该磁体装车运行.
表3对日本设计的历代车载超导磁体的主要技术参数进行了对比，用二代HTS带材绕制的超导线圈具有十分明显的优势：
磁体
类型线圈尺寸/
mm额定电
流/A匝数/匝 导线材料 匝间
绝缘运行
方式电流衰减
率/（%·d−1）线圈工作
温度/K冷却方式 研究进展 LTS 长 1070，
宽 500500 1400 NbTi 闭环 < 0.1 4.2 液氦浸泡冷却，GM-JT 制冷机辅助 装车运行 一代
HTS长 1070，
宽 500536 1400 Bi-2223 闭环 0.4～0.7 < 20.0 GM 双极制冷机，
传导冷却单个磁体装车运行 二代
HTS长 1070，
宽 500250 2800 ReBCO 绝缘 开环 约 13.0 30.0～40.0 GM 制冷机，
传导冷却降温、励磁、振动、涡流，地面试验 1） 不需要液氦罐和液氮罐以及冷屏，磁体的重量、体积显著降低；
2） 磁体的结构更加简单，可靠性提高；
3） 工作温度的提高使得制冷机能耗降低，磁体具有更高的热容量，有助于增强超导线圈的稳定性；
4） 由于移除了冷屏，使得超导线圈与地面线圈之间的距离缩短，交链磁通量增加[60].
但基于ReBCO带材制造的HTS磁体在实际应用上还存在一定问题. 经过测试，RTRI基于ReBCO带材研制的HTS磁体每天电流衰减率大约13% [59]，暂时很难实现闭环运行，其主要原因是高温超导接头及高温超导开关技术不够成熟. 因此，目前日本提出的方案是在车上安装车载电源来保证磁体供电，车载电源还可以同时为车上的空调系统、照明系统等供电. 如何将基于ReBCO带材的HTS磁体应用到磁悬浮列车上也是目前的研究重点.
3.4 韩国HTS磁体
韩国铁路研究院 （Korea Railroad Research Institute, KRRI） 在2009年启动了一项名为“胶囊列车”的超高速列车项目，项目计划使用车载HTS磁体作为推进系统动子，结合传统轮轨系统建设时速600 km的超高速列车，并计划结合真空管道建设时速1000 km以上的超高速磁悬浮列车. 2016年，KRRI报道制造了基于ReBCO带材的小尺寸HTS磁体用于推进试验[64]，并将其安装在小型转向架上，在10 m的轨道上进行了试验. 2019年，KRRI研发了一种可插拔制冷机冷却、固氮辅助冷却的低温系统，从而达到减小整体体积、重量的目的[65].
2020年，KRRI的Lee等[66]报道研制了一台全尺寸车载HTS磁体用于推进试验，磁体如图15（a）所示. 磁体设计在开环模式下运行，共包含两个超导线圈，每个超导线圈由3个ReBCO带材绕制的无绝缘双饼线圈堆叠而成，设计磁动势300 kA. 磁体采用GM双极制冷机进行传导冷却，工作温度低于20 K，磁体的一些详细参数可以参考表4. 目前该磁体已经完成了降温、励磁、推进试验，经过测试，该磁体可以产生最大2.7 kN的驱动力，可以确保测试车辆实现518.4 km/h的速度. 该团队下一步计划在改进低温系统结构后进行装车试验.
磁体类型 线圈尺
寸/mm磁动势/
kA运行电
流/A匝数/匝 导线
材料匝间
绝缘运行
方式线圈工作温度/K 冷却方式 研究进展 2020 年全尺寸推进车载磁体 长 520，
宽 420300 126.0 2610 ReBCO 无绝缘 开环 < 20.0 GM 双极制冷机，传导冷却 降温、励磁、推进，地面实验 2021 年1/2 尺寸车载磁体 长 600，
宽300150 85.4 1760 ReBCO 金属
绝缘闭环 30.0～40.0 氦气提前冷却，固氮保温 降温、励磁，地面实验 2021年，KRRI的Mun等[67]改进了低温系统结构，报道研制了1/2尺寸的车载HTS磁体，磁体外观如图15（b）所示. 磁体设计磁动势150 kA，包含2个超导线圈，每个超导线圈由4个ReBCO带材绕制的双饼线圈组成，线圈绕制时共绕金属带作为匝间绝缘. 在列车行驶前，磁体采用氦气循环系统提前冷却，列车行驶过程中，氦气冷却管和电流引线与磁体分离，磁体的工作温度在30.0～40.0 K，该磁体的主要技术参数见表4. 经过试验测试，该磁体在冷却至27.0 K后可以在40.0 K以下闭环运行4.4 h. 目前，该磁体已经完成了降温、励磁地面试验， 该团队下一步计划将两个HTS磁体在轨道上进行运动试验.
KRRI设计的固氮低温系统为车载HTS磁体的低温系统设计提供了另一种设计思路；另外，采用金属绝缘绕制的超导线圈可以有效改善磁体充放电特性、提高磁体热稳定性，具有一定参考价值. 目前，韩国的车载超导磁体仍处于试验阶段，尚未报道可以实用化的电动悬浮列车.
3.5 中国合肥物质研究院LTS磁体
中国科学院合肥物质科学研究院2022年报道研制了一台车载LTS磁体，其外观如图16所示. 目前，该磁体完成低温下的励磁试验，可以在330 A （4.6 K）下稳定运行[68]，已经通过中国航天科工集团“高载流跑道型低温超导磁体研制”项目验收[69]，表5列出了该磁体的相关参数. 2020年，宋云涛等[70]还提出了一种车载HTS磁体，目前关于该磁体没有更多详细的报道.
项目 参数 磁体尺寸/mm 长 1278，宽 598，高 78 导线材料 NbTi 额定电流/A 274 匝数/匝 2 738 线圈工作温度/K 4.6 研究进展 试验阶段 3.6 中国上海交通大学HTS磁体
中国上海交通大学Dong等[71]在2019年报道研发了一种采用固氮冷却保存的闭环车载HTS磁体，其结构如图17（a）所示. 磁体设计磁动势360 kA（30.0 K），共包含两个超导线圈，每个超导线圈由4个ReBCO绕制的无绝缘双饼线圈堆叠而成. 该磁体采用制冷机对超导线圈和冷屏进行传导冷却，并用固氮进行辅助冷却，在列车行驶过程中，制冷机冷头分离，冷量完全由固氮提供. 在磁体励磁、降温结束后，将电流引线和制冷机冷头分离，磁体可以在固氮下保持闭环运行8 h以上（保持98%磁场）[72]，这保证了在列车行驶过程中无需制冷机和电源供电. 该磁体主要技术参数见表6. 目前该磁体已经完成了闭环运行下的保温性能测试，并在振动台上完成了一系列振动测试，理论上可以保证列车在平均速度大于600 km/h时，悬浮行驶 5400 km以上[71].
团队
名称磁体尺
寸/m磁动
势/kA导线材料 匝数/匝 匝间绝缘 运行
方式电流衰减
率/（ %·d−1）线圈工作
温度/K冷却方式 研究进展 黄振团队 长 0.83，
宽 0.24，
高 0.93360 ReBCO 2400 无绝缘 闭环 2.0 30.0～40.0 可插拔制冷机冷却，固氮辅助冷却 降温、励磁、振动，
地面试验吴蔚团队 长 1.6，
宽 0.3，
高 0.8360 ReBCO 1800 无绝缘 闭环 < 1.1 < 35.6 可插拔制冷机冷却，
固氮辅助冷却已研制5台磁体，
并投入试验运行上海交通大学吴蔚等[73]在2020年也报道研发了一种采用固氮冷却保存的闭环车载HTS磁体，该磁体结构如图17（b）所示. 磁体设计磁动势360 kA，运行温度< 35 K，包含2个超导线圈，每个超导线圈由3个ReBCO绕制的无绝缘双饼线圈堆叠而成. 目前，该团队已经研制了5台车载HTS磁体并投入试验运行[74]，相应的磁悬浮试验车正由中车长春轨道客车股份有限公司负责制造中，目前已经修建了200 m长的高温超导电动悬浮试验线[75].
在截至目前报道的基于ReBCO带材的车载HTS磁体中，上海交通大学设计的闭环车载HTS磁体的电流衰减率是最低的，设计的非浸渍、固氮低温系统也是目前低温维持时间最长的. 无绝缘超导线圈具有更高的热稳定性和自我保护能力，这对其他团队的车载HTS磁体设计具有一定的借鉴意义.
3.7 中国西南交通大学HTS磁体
中国西南交通大学Ma等[78]在2022年报道制造了一种采用制冷机传导冷却方式的车载HTS磁体，结构如图18所示. 磁体采用ReBCO带材绕制的绝缘双饼线圈，设计最大运行电流250 A. 该磁体系统保留了冷屏的设计，冷屏采用紫铜制成，磁体采用RDK-415D型GM双极制冷机对超导线圈和冷屏进行传导冷却，工作温度小于30 K. 该磁体主要技术参数见表7.
该磁体系统包含两个超导线圈，每个超导线圈由4个双饼线圈堆叠而成，超导线圈之间安装有高纯度铝（6100）制成的导冷板，同时被安装在铝合金（6061）制成的线圈容器内. 磁体外杜瓦采用304不锈钢制成，整个磁体系统由12个主支撑杆和6个辅支撑杆支撑，主支撑杆由G10玻璃钢制成，内部有钛合金杆作为支撑[79]. 与其他基于ReBCO带材制造的车载HTS磁体不同的是，该磁体采用石蜡浸渍的方法来防止线圈退化，石蜡相比于其他浸渍方式更加容易从线圈表面清除.
目前，该磁体已经完成了静态降温、励磁试验，成功将磁体冷却至15 K以下并充电至240 A，其开发的磁体在充电过程中表现出良好的结构稳定性，证明了其设计的磁体系统的可靠性. 值得一提的是，马光同等人还设计了一款制冷机可插拔式固氮低温系统，文献[80]中对该低温系统进行了介绍.
我国虽然在车载HTS磁体的研究上已经取得了一定的进展，但是关于电动悬浮列车的相关实用化经验积累仍然不足，且磁体多停留在地面试验阶段，因此距离实用化还有一定距离.
4. 车载超导磁体关键技术研究
4.1 超导电动悬浮系统理论及实验
美国阿贡国家实验室在20世纪90年代开展了大量超导电动悬浮系统理论研究. 1993年，He等[81]提出了一种适用于超导电动悬浮系统的动态电路模型，该模型基于动态电路理论计算线圈中的感应电流，使用虚位移法计算线圈所受电磁力，可以较为准确地分析超导电动悬浮系统的动态运行特性. 电路法计算的前提是准确获得线圈之间的互感参数，He等[82]采用谐波近似法计算互感参数，这种方法只考虑了超导线圈和地面线圈之间的互感基波，仅适合快速粗略评估计算；Davey等[83]采用有限元法计算互感参数，并结合拉普拉斯变换对电动悬浮系统的三维电磁力进行分析，但采用有限元法准确计算互感往往需要较长的计算时间和较大的计算资源. 1995年，日本RTRI的Murai[84]提出了驱动、悬浮、导向一体化电动悬浮系统，结合电路法对电动悬浮系统三维电磁力进行计算，并在宫崎试验线上进行了实验对比，计算结果与实验数据吻合[85]. 2000年，浙江大学万尚军等[86]采用场-路结合的方法，分析了超导电动悬浮系统的悬浮、导向特性.
近几年，西南交通大学Cai等[87-90]在该领域开展了大量研究. 2020年，采用半解析纽曼公式计算互感，建立了交叉连接的电动悬浮列车动态电路半解析模型[87]；2021年，进一步提出了基于商业有限元软件COMSOL Multiphysics的超导电动悬浮系统有限元直接求解方法[88]；2022年，基于纽曼公式提出了一种同时考虑线圈详细几何结构和转向架姿态的互感快速计算方法[89]，并基于空间坐标变换建立了考虑转向架姿态和超导磁体闭环运行的动态电路分析模型[90]，为进一步的车辆动力学研究提供了指导.
超导电动悬浮系统理论主要通过装车运行实验和实验室等效模拟实验来验证. 2000年，日本RTRI的Fujimoto等[91]对山梨线MLX01型磁悬浮列车的超导电动悬浮系统的三维电磁力进行了装车运行实验测试，并公开了在线测试数据. 1996年，美国阿贡实验室的Cai等[92]搭建了由导体轮和磁体组成的实验平台，通过旋转导体轮等效超导磁体行进来测量电动悬浮系统的电磁力. 2008年，韩国大田机械材料研究所的Cho等[93]搭建了与阿贡实验室类似的大型实验装置，如图19（a）所示. 由于导体轮转速过高可能会因离心力过大造成脱离，因此旋转式等效模拟实验难以实现高速工况（高于300 km/h）下的电磁力测试，同时，该方法还存在气隙不均匀、普适性差等缺点. 2022年，西南交通大学Ma等[94]提出了一种解析-实验耦合方法，采用该方法成功测量了0～600 km/h速度内车载超导磁体所受三维电磁力的大小. 该方法实验装置如图19（b）所示，首先根据磁体实际运动轨迹，计算得到不同磁体位置和对应的“8”字线圈感应电流，之后将计算结果作为输入进行实验.
4.2 超导磁体热稳定性
车载超导磁体与常规超导磁体相比处于动态高速运动环境，其电磁结构、机械结构、低温冷却系统的稳定性受到诸多影响因素的制约，面临的基础科学问题和瓶颈技术解决方案与传统运行环境有着极大的不同. 在列车高速行驶过程中，车载超导磁体承受着两个方面的热负荷：
1） 静态热负荷，主要是外杜瓦、冷屏、内杜瓦与超导线圈之间的辐射漏热和支撑系统、电流引线、冷却管的传导漏热，另外还包含一部分超导线圈充电过程中产生的交流损耗以及电流流经超导接头所产生的热量.
2） 动态热负荷，主要是列车在行驶过程中由于振动所产生的热负荷. 动态热负荷可以分为电磁损耗和机械损耗两部分，其中：电磁损耗主要指线圈之间相互作用所产生的涡流生热；机械损耗指列车在行驶过程中各部件之间发生相对位移、摩擦所产生的热[95].
超导磁体的静态热负荷主要涉及磁体低温系统及支撑装置设计，通常可以通过磁体的低温静态励磁实验进行测试. 2019年，韩国Kim等[65]为了改善超导磁体系统热稳定性，设计了一种固氮冷却的车载HTS磁体. 该系统采用固氮作为超导磁体的蓄热装置，通过固氮传递给固氮腔的冷量冷却超导磁体，有效地提高了磁体系统的热稳定性. 同年，上海交通大学Dong等[72]也设计了一种固氮冷却的车载HTS磁体. 通过改善超导磁体结构，在超导线圈之间加入Al-6063-T5制成的导冷板形成“三明治”结构来增加导冷效率，成功地提高了磁体系统的热稳定性. 实验测得磁体的静态热负荷约为41.71 W，可以保持闭环运行8 h以上（磁场>98% ，温度<40.0 K）. 2022年，西南交通大学Ma等[78]设计了一种制冷机传导冷却车载HTS磁体，对超导磁体系统的充电交流损耗、传导漏热、辐射漏热进行了系统的分析，该磁体的静态热负荷约为32 W.
相比于静态热负荷，磁体的动态热负荷评估是十分复杂的，需要结合动态实验进行分析. 出于经济性和安全性考虑，电动悬浮系统设计时通常先进行室内地面实验. 日本RTRI在超导磁体的动态热负荷评估方面进行了大量研究，搭建了如图20（a）、（b）所示的地面实验平台. 其中：机械振动测试装置[63]主要是为了完成对超导磁体机械损耗和机械稳定性的评估，通过改变电磁激振器的驱动力来模拟列车的实际运行；电磁振动测试装置[96]则是为了完成对超导磁体电磁损耗和地面线圈耐久性的评估，通过向地面线圈通入交流电来模拟超导磁体的实际运动. 1997年，Jizo等[97]通过理论和实验研究了磁体结构与动态热负荷之间的关系，并提出了车载磁体的一系列优化方案；Ohmori等[95]分析了不同振动频率下的磁体动态热负荷，分析结果表明列车振动频率较低时（60～100 Hz）电磁损耗为主导，列车振动频率在中高频时（大于100 Hz）机械损耗则为主导；Suzuki[98]提出通过优化地面线圈布置的方式来降低磁体电磁损耗的方法；近几年，Mizuno等[62-63]通过仿真结合地面实验的方法评估了最新设计的车载HTS磁体的机械损耗和电磁损耗，磁体的机械损耗和电磁损耗分别约为2.00 W/线圈和0.25 W/线圈，远小于磁体静态热负荷30.00 W/线圈.
2022年，西南交通大学龚天勇等[99]搭建了地面电磁振动实验平台（图20（c）所示），通过理论和实验分析了地面驱动线圈行波磁场下车载HTS磁体的电磁损耗，研究结果表明，超导线圈的温升可忽略不计，但辐射屏温升显著，这会进一步使电流引线温度升高，增加了超导磁体失超和损毁的风险.
4.3 超导磁体振动特性
在列车高速行驶过程中，车载超导磁体会产生复杂的振动，需要分析超导磁体的振动特性来保证列车高速行驶过程中车载超导磁体系统的机械稳定性.
振动特性仿真往往需要结合动态电路法进行分析. 日本关西大学的Ohashi等[100-103]建立了超导电动悬浮转向架通过导轨时的振动分析模型，揭示了其固有的负阻尼现象，提出包括被动阻尼[100]、半主动阻尼[103]和主动阻尼[101]等在内的阻尼控制策略，并分析了安装阻尼线圈后车体在垂向、横向、摇头等姿态下动力学响应特性；2021年，中国航天科工集团胡道宇等[104]基于动态电路法建立了场-路-运动耦合振动分析模型，分析了超导电动悬浮列车的垂直与导向振动及阻尼特性.
超导磁体振动特性评估主要包括图20（a）所示的机械振动实验和装车运行实验. 日本RTRI在2000年和2007年分别公开了一组车载LTS磁体[105]和基于Bi2223带材[51]的车载HTS磁体的装车运行实验数据，实验评估了两种磁体的振动特性. 经过比较，在相同行驶速度下，HTS磁体振动加速度大约是LTS磁体的一半. 1997年，日本RTRI的Jizo等[97]通过机械振动实验分析了不同磁体结构的振动特性，提出了磁体机械结构优化方案；2003年，村井敏昭等[106]研究了“8”字线圈结构对磁体振动的影响，通过优化“8”字线圈结构，有效抑制了超导磁体的振动；2018年，日本Mizuno等[63]通过仿真结合机械振动实验对最新设计的车载HTS磁体进行了振动特性评估；2021年，上海交通大学Huang等[107]基于商用有限元软件ANSYS Workbench分析了车载HTS磁体的模态、谐波响应、随机振动和冲击响应，提出了磁体系统的机械结构优化方案，最后通过机械振动装置评估了磁体的振动特性.
5. 目前的技术难题
ReBCO带材有临界参数高、机械强度高等优点，因此采用二代HTS带材绕制超导磁体可以大幅降低超导磁体的运行成本. 已经有多家研究单位报道研制出基于ReBCO带材的车载HTS磁体系统，但是目前的研究仍然处于地面试验阶段，没有相关的装车运行试验报道，采用二代HTS带材绕制的超导磁体系统仍然面临着一系列的技术难题需要解决.
5.1 超导磁体闭环运行技术
磁悬浮列车处于高速行驶状态，应尽量减轻车体重量，提高车辆浮重比[17]. 目前，研制出的基于ReBCO带材的车载HTS磁体大多处于开环运行模式，需要车载制冷机、车载电源等设备来维持车载超导磁体电流，这会提升车辆重量、占用车辆空间；同时，采用超导磁体闭环运行技术还可以实现列车到站时磁体充电，离站时磁体闭环运行的模式，方便快捷. 因此，研究超导磁体闭环运行技术，降低车载超导磁体闭环运行时的电流衰减率，是一项十分重要的课题. 超导磁体闭环运行技术主要涉及超导开关技术、超导接头技术等方面的研究.
1） 超导开关是超导磁体实现闭环运行的重要组件，超导磁体励磁结束后，通过外部控制超导开关使其从正常态转变为超导态，使得超导磁体脱离电源，实现闭环运行[108]. 研发响应速度快、损耗小的高温超导开关对实现超导磁体闭环运行十分重要.
2） 目前商用的单根ReBCO带材通常只有几百米，而绕制一个超导线圈需要上千米的超导线，因此绕制一个超导线圈需要焊接大量的超导接头. 通过改进高温超导接头工艺，尽可能减小接头电阻，从而减小线圈运行时超导接头所产生的焦耳热也是实现超导磁体闭环运行的关键技术.
5.2 轻量、小型化低温系统结构
低温系统包含低温容器、制冷机、电流引线等一系列设备. 各研究机构报道研制的车载HTS磁体的低温系统结构种类繁多，按照冷却方式可以分为制冷机冷却式和固氮冷却式，按照有无冷屏可分为有冷屏式和无冷屏式. 对于超高速电动悬浮列车，应尽可能减小低温系统的重量和体积；同时，结合超导磁体闭环运行技术，实现列车到站时系统降温冷却，离站时保温闭环运行可以显著提升系统的便捷程度.
低温系统结构设计主要涉及超导磁体热稳定性研究. 在列车行驶过程中，会有很多原因使车载超导磁体产生热量，当热负荷超过一定值，磁体的温度、电流、磁场超过其临界值时，磁体就会出现失超，失超造成的局部温升可能会损坏整个超导磁体[45]. 对于超高速电动悬浮列车，列车高速行驶过程中的机械损耗以及涡流损耗是非常复杂的，深入开展超导磁体热稳定性的研究，尽可能降低系统产生的热负荷，不断优化低温系统结构，减小闭环运行时磁体所需要的冷量，降低磁体的电流衰减率.
5.3 高强度、低漏热支撑结构
支撑结构对于车载超导磁体十分重要，一方面保证了列车在高速行驶过程中的结构稳定性，另一方面将超导线圈所受的驱动、悬浮、导向力传递到列车转向架，同时，支撑结构还应该尽可能减少漏热，降低磁体的热负荷. 高强度、低漏热的特点对支撑结构设计提出了较高的要求，如何改善磁体系统的支撑结构，在保证强度的同时尽可能地减少漏热是一项十分重要的课题. 支撑结构设计主要涉及超导电动悬浮系统理论、超导磁体振动特性等方面的研究.
1） 电动悬浮列车起停及加减速过程需要很大的驱动力，深入开展超导电动悬浮系统理论及仿真研究，完善超导磁体驱动、悬浮、导向力计算，可以更好地分析各种运动状态下超导磁体所承受的驱动、悬浮、导向力的大小和变化.
2） 在列车超高速行驶过程中，磁体系统的内杜瓦、超导线圈、支撑装置会产生较大的变形和位移，这对磁体系统的机械稳定性提出了较高的要求. 结合场-路-运动模型，研究超导电动悬浮系统在超高速行驶下的振动特性，可以尽可能减小磁体系统的机械损耗，同时确保磁体系统的机械稳定性.
6. 结束语
2019年，高速磁悬浮作为前沿关键科技被列入国家《交通强国建设纲要》[109]. 速度600 km/h磁悬浮交通系统的研制将是中国高速交通的重要补充和过渡，对于丰富现代化综合交通体系意义重大[3]. 本文介绍了电动悬浮列车的基本原理及各国的研究现状，重点梳理了多个研究机构在电动悬浮车载超导磁体系统领域的研究现状以及技术路线，基于现有研究结果，对目前超高速磁悬浮列车及车载超导磁体领域所面临的技术难题进行了讨论.
高温超导带材具有临界电流高、温度裕度大、机械强度高等优点，采用二代HTS带材绕制超导磁体具有结构紧凑、磁场强度高的优点，在高速电动悬浮领域有着极大的应用前景. 通过近些年来国内外的设计和工程研制经验，本文总结分析了电动悬浮车载高温超导磁体建模分析方法、工程研制中需要注意的问题及关键技术解决方案，期望都为相关科研人员提供有价值的参考.
-
悬浮
类型悬浮原理 悬浮高
度/mm最高试验速
度/(km·h−1)最高应用速
度/（km·h−1）悬浮、导
向控制车载
磁体路轨
铺设车辆重量
（单节车厢）研究
进展EMS 车载磁体与铁磁轨道之间的相互吸引产生悬浮力 8～10 550
（德国 TR09）430
（上海磁浮
线 TR08）需要闭环控制，有静态悬浮 电磁铁 硅钢片 重，56.5 t
（德国 TR09）商业
运营EDS 车载磁体与“8”字线圈、导电板之间相对运动产生悬浮力 80～150
（超导电动
悬浮），
20～30
（永磁电动
悬浮）603
（JR 东
海 L0）505
（日本山梨
试验线 L0）自稳定，无需控制，无静态悬浮 超导磁
体，永磁体“8”字线圈，金属导电板 轻，25 t
（JR 东
海 L0）准商
业运营SPL 非理想第二类超导体的抗磁特性产生
悬浮力10～30 300
（西南交通
大学模型车）自稳定，无需控制，有静态悬浮 超导块材 永磁导轨 轻，12 t
（西南交通
大学工程
化样车）试验
阶段
下载: 导出CSV
参数 取值 悬浮方式 电动悬浮 编组 5 / 7 / 12 车辆尺寸（单节车厢）/m 长 25，宽 2.9，高 3.08 重量/（t·车厢−1） 25 设计最高速度/（km·h−1） 603 运行速度/（km·h−1） 505
下载: 导出CSV
表 3 日本历代车载超导磁体主要技术参数对比[51, 59]
Table 3. Comparison of main technical parameters of on-board superconducting magnets developed in Japan[51, 59]
磁体
类型线圈尺寸/
mm额定电
流/A匝数/匝 导线材料 匝间
绝缘运行
方式电流衰减
率/（%·d−1）线圈工作
温度/K冷却方式 研究进展 LTS 长 1070，
宽 500500 1400 NbTi 闭环 < 0.1 4.2 液氦浸泡冷却，GM-JT 制冷机辅助 装车运行 一代
HTS长 1070，
宽 500536 1400 Bi-2223 闭环 0.4～0.7 < 20.0 GM 双极制冷机，
传导冷却单个磁体装车运行 二代
HTS长 1070，
宽 500250 2800 ReBCO 绝缘 开环 约 13.0 30.0～40.0 GM 制冷机，
传导冷却降温、励磁、振动、涡流，地面试验
下载: 导出CSV
磁体类型 线圈尺
寸/mm磁动势/
kA运行电
流/A匝数/匝 导线
材料匝间
绝缘运行
方式线圈工作温度/K 冷却方式 研究进展 2020 年全尺寸推进车载磁体 长 520，
宽 420300 126.0 2610 ReBCO 无绝缘 开环 < 20.0 GM 双极制冷机，传导冷却 降温、励磁、推进，地面实验 2021 年1/2 尺寸车载磁体 长 600，
宽300150 85.4 1760 ReBCO 金属
绝缘闭环 30.0～40.0 氦气提前冷却，固氮保温 降温、励磁，地面实验
下载: 导出CSV
表 5 中国科学院合肥物质科学研究院车载LTS磁体主要技术参数[68-69]
Table 5. Main technical parameters of on-board LTS magnet developed by Hefei Institutes of Physical Science, CAS[68-69]
项目 参数 磁体尺寸/mm 长 1278，宽 598，高 78 导线材料 NbTi 额定电流/A 274 匝数/匝 2 738 线圈工作温度/K 4.6 研究进展 试验阶段
下载: 导出CSV
表 6 中国上海交通大学车载HTS磁体主要技术参数[71-74, 76-77]
Table 6. Main technical parameters of on-board HTS magnet developed by SJTU, China [71-74, 76-77]
团队
名称磁体尺
寸/m磁动
势/kA导线材料 匝数/匝 匝间绝缘 运行
方式电流衰减
率/（ %·d−1）线圈工作
温度/K冷却方式 研究进展 黄振团队 长 0.83，
宽 0.24，
高 0.93360 ReBCO 2400 无绝缘 闭环 2.0 30.0～40.0 可插拔制冷机冷却，固氮辅助冷却 降温、励磁、振动，
地面试验吴蔚团队 长 1.6，
宽 0.3，
高 0.8360 ReBCO 1800 无绝缘 闭环 < 1.1 < 35.6 可插拔制冷机冷却，
固氮辅助冷却已研制5台磁体，
并投入试验运行
下载: 导出CSV
-
[1] 魏庆朝, 孔永健, 时瑾. 磁浮铁路系统与技术 [M]. 2版. 北京: 中国科学技术出版社, 2010. [2] LEE H W, KIM K C, LEE J. Review of maglev train technologies[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2006, 42(7): 1917-1925. doi: 10.1109/TMAG.2006.875842 [3] 熊嘉阳,邓自刚. 高速磁悬浮轨道交通研究进展[J]. 交通运输工程学报,2021,21(1): 177-198. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2021.01.008XIONG Jiayang, DENG Zigang. Research progress of high-speed maglev rail transit[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2021, 21(1): 177-198. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2021.01.008 [4] DENG Z G, ZHANG W H, WANG L, et al. A high-speed running test platform for high-temperature superconducting maglev[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2022, 32(4): 3600905.1-3600905.5. [5] 朱雪黎. 世界首台高温超导高速磁浮工程化样车在川启用 [N/OL]. 四川日报, 2021-01-14 [2022-09-05]. https://www.sc.gov.cn/10462/12771/2021/1 /14/5cd0cf013e9f4cb0bce30fb0f58f5230.shtml. [6] Central Japan Railway Company. About the vehicle[EB/OL]. [2022-09-05]. https://scmaglev.jr-central-global.com/abou t/design. [7] MEINS J, MILLER L, MAYER W J. The high speed maglev transport system TRANSRAPID[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 1988, 24(2): 808-811. doi: 10.1109/20.11347 [8] NAKAMURA S. Development of high speed surface transport system (IISST)[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 1979, 15(6): 1428-1433. doi: 10.1109/TMAG.1979.1060437 [9] 吴祥明,常文森,刘万明. 上海高速磁浮列车及磁浮技术发展刍议[J]. 综合运输,2005,27(1): 28-31. [10] 宫崎聡夫,张芳. 磁悬浮列车的液压制动装置[J]. 国外机车车辆工艺,2017(4): 20-23. [11] 付敬懿. 长沙中低速磁浮快线开通试运营[J]. 城市轨道交通研究,2016,19(6): 116. [12] 刘珜. S1线等三条地铁新线周六开通 [N/OL]. 北京青年报, 2017-12-28 [2022-09-05]. https://www.so hu.com/a/213177044_255783. [13] 黎棠. 凤凰磁浮观光快线正式开通运营 [N/OL]. 潇湘晨报, 2022-07-30 [2022-10-27]. https://baijiah ao.baidu.com/s?id=1739780194246544640&wfr=spider&for=pc. [14] 张娟. 超导电动悬浮磁力特性及超导磁浮车辆动力学仿真分析 [D]. 成都: 西南交通大学, 2020. [15] 王麟. 轨道交通的前世今生 [M]. 北京: 中国铁道出版社, 2018. [16] 马光同,杨文姣,王志涛,等. 超导磁浮交通研究进展[J]. 华南理工大学学报(自然科学版),2019,47(7): 68-74,82.MA Guangtong, YANG Wenjiao, WANG Zhitao, et al. Research development of superconducting maglev transportation[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2019, 47(7): 68-74,82. [17] 邓自刚,刘宗鑫,李海涛,等. 磁悬浮列车发展现状与展望[J]. 西南交通大学学报,2022,57(3): 455-474,530. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220001DENG Zigang, LIU Zongxin, LI Haitao, et al. Development status and prospect of maglev train[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2022, 57(3): 455-474,530. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20220001 [18] 邓自刚,李海涛. 高温超导磁悬浮车研究进展[J]. 中国材料进展,2017,36(5): 329-334,351. doi: 10.7502/j.issn.1674-3962.2017.05.02DENG Zigang, LI Haitao. Recent development of high-temperature superconducting maglev[J]. Materials China, 2017, 36(5): 329-334,351. doi: 10.7502/j.issn.1674-3962.2017.05.02 [19] 王家素,王素玉. 高温超导磁悬浮列车研究综述[J]. 电气工程学报,2015,10(11): 1-10. doi: 10.11985/2015.11.001WANG Jiasu, WANG Suyu. High temperature superconducting maglev train[J]. Journal of Electrical Engineering, 2015, 10(11): 1-10. doi: 10.11985/2015.11.001 [20] 马卫华,罗世辉,张敏,等. 中低速磁浮车辆研究综述[J]. 交通运输工程学报,2021,21(1): 199-216. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2021.01.009MA Weihua, LUO Shihui, ZHANG Min, et al. Research review on medium and low speed maglev vehicle[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2021, 21(1): 199-216. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2021.01.009 [21] 李家志,索红莉,王毅,等. 超导材料在磁悬浮列车上的应用进展(上)[J]. 铁道技术监督,2020,48(3): 38-44.LI Jiazhi, SUO Hongli, WANG Yi, et al. Progress in the application of superconducting materials on maglev trains (part 1 of 2)[J]. Railway Quality Control, 2020, 48(3): 38-44. [22] OHSAKI H. Review and update on maglev[R]. Karlsruhe: European Cryogenics Days, 2017. [23] EASTHAM A R, HAYES W F. Maglev systems development status[J]. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, 1988, 3(1): 21-30. doi: 10.1109/62.843 [24] SAIJO T, KOIKE S, TADAKUMA S. Characteristics of linear synchronous motor drive cycloconverter for maglev vehicle ML-500 at Miyazaki test track[J]. IEEE Transactions on Industry Applications, 1981, IA-17(5): 533-543. doi: 10.1109/TIA.1981.4503994 [25] KYOTANI Y. Recent progress by JNR on maglev[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 1988, 24(2): 804-807. doi: 10.1109/20.11346 [26] 商福昆. 宫崎实验线新磁浮实验车MLU—002N[J]. 铁道机车车辆,1995,15(1): 58-60. [27] ONO M, KOGA S, OHTSUKI H. Japan’s superconducting maglev train[J]. IEEE Instrumentation & Measurement Magazine, 2002, 5(1): 9-15. [28] SAWADA K. Outlook of the superconducting maglev[J]. Proceedings of the IEEE, 2009, 97(11): 1881-1885. doi: 10.1109/JPROC.2009.2030246 [29] 蓝建中. 日本超导磁浮列车时速创纪录[J]. 城市轨道交通研究,2015,18(5): 134. [30] POWELL J R, DANBY G R. High speed transport by magnetically suspended trains[J]. Mechanical Engineering, 1966, 89(4): 66. [31] THORNTON R D. Efficient and affordable maglev opportunities in the United States[J]. Proceedings of the IEEE, 2009, 97(11): 1901-1921. doi: 10.1109/JPROC.2009.2030251 [32] THOME R, RADOVINSKY A, MONTGOMERY B. EDS levitation and guidance using sheet guideways [C]//Proceedings of 16th International Conference on Magnetically Levitated Systems and Linear Drives. Rio de Janeiro: [s.n.], 2000: 236-241. [33] 张瑞华,刘育红,徐善纲. 美国Magplane磁悬浮列车方案介绍[J]. 变流技术与电力牵引,2005(5): 40-43.ZHANG Ruihua, LIU Yuhong, XU Shangang. American Magplane schemes[J]. Converter Technology & Electric Traction, 2005(5): 40-43. [34] Courtesy Hyperloop Transportation Technologies. New full-scale hyperloop passenger capsule revealed [EB/OL]. (2018-10-03) [2022-09-05]. https://edition.cnn.com/travel/article/hyperloop-capsule/index.html. [35] 武瑛严,陆光,徐善纲. Inductrack磁浮技术及其在磁浮列车系统中的应用[J]. 电气应用,2006,25(1): 1-3. [36] ANDREW J H. Mile stone: the first human passenger test [EB/OL]. (2020-11-19) [2022-09-05]. https://virginhyperloop.com/pegasus. [37] 谭斌. 高温超导电动悬浮轨道结构研究[J]. 铁道建筑技术,2021(6): 27-31. doi: 10.3969/j.issn.1009-4539.2021.06.006TAN Bin. Study on the structure of high-temperature superconducting electrodynamic suspension track[J]. Railway Construction Technology, 2021(6): 27-31. doi: 10.3969/j.issn.1009-4539.2021.06.006 [38] 杨文俊. 高速飞车山西省实验室揭牌暨大同（阳高）试验线工程开工奠基仪式在大同举行 [N/OL]. 山西日报, 2021-05-25 [2022-09-05]. http://www.shanxi.gov.cn/yw/zwhd/202105/t20210525_920032.shtml. [39] 磁电总体部. 国内首次全尺寸超导航行试验成功 [EB/OL]. 2023-01-14 [2023-02-20]. https://mp.weixin.qq.com/s/_ dPNZyZqVDNCsqUcOhZC2Q. [40] NISHIJIMA S, ECKROAD S, MARIAN A, et al. Superconductivity and the environment: a roadmap[J]. Superconductor Science and Technology, 2013, 26(11): 113001.1-113001.35. [41] FUJIMOTO S, TANEYA S, KURIHARA T, et al. Development of a 4K GM/JT refrigerator for maglev vehicle [C]//Proceedings of 16th International Cryogenic Engineering Conference/International Cryogenic Materials Conference. Amsterdam: Elsevier, 1997: 331-334. [42] KONDO Y, TERAI M, NISHIKAWA Y, et al. Development of a GM-type pulse tube refrigerator cooling system for superconducting maglev vehicles [M]//ROSS R G. Cryocoolers 13. Boston: Springer, 2005: 681-687. [43] 中尾裕行, 高橋政彦, 真田芳直, 等. 浮上式鉄道用超電導磁石の4K/80K両用GM冷凍システムの開発[J]. 低温工学, 1999, 34(2): 65-72. doi: 10.2221/jcsj.34.65NAKAO H, TAKAHASHI M, SANADA Y, et al. Development of a 4K/80K multiple operating type of GM refrigeration system for the superconducting magnet in maglev use cooling characteristics of the nitrogen self-circulated cooling-type radiation shield plate [J]. TEION KOGAKU (Journal of Cryogenics and Superconductivity Society of Japan), 1999, 34(2): 65-72. doi: 10.2221/jcsj.34.65 [44] 服部敏雄, 青山博, 福士慶滋. 超電導磁石の荷重支持構造, 荷重支持体並びに磁気浮上列車: 平 4-162405[P]. 1992-06-05. [45] 王秋良. 高磁场超导磁体科学 [M]. 北京: 科学出版社, 2008. [46] KUSADA S, IGARASHI M, KUWANO K, et al. Persistent current HTS magnet cooled by cryocooler (2)−magnet configuration and persistent current operation test[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2005, 15(2): 2285-2288. doi: 10.1109/TASC.2005.849632 [47] TOSAKA T, TASAKI K, MARUKAWA K, et al. Persistent current HTS magnet cooled by cryocooler (4)−persistent current switch characteristics[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2005, 15(2): 2293-2296. doi: 10.1109/TASC.2005.849634 [48] TASAKI K, TOSAKA T, MARUKAWA K, et al. Persistent current HTS magnet cooled by cryocooler (3)−HTS magnet characteristics[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2005, 15(2): 2289-2292. doi: 10.1109/TASC.2005.849633 [49] IGARASHI M, NAKAO H, TERAI M, et al. Persistent current HTS magnet cooled by cryocooler (1)−project overview[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2005, 15(2): 1469-1472. doi: 10.1109/TASC.2005.849130 [50] TERAI M, IGARASHI M, KUSADA S, et al. The R&D project of HTS magnets for the superconducting maglev[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2006, 16(2): 1124-1129. doi: 10.1109/TASC.2006.871342 [51] KUWANO K, IGARASHI M, KUSADA S, et al. The running tests of the superconducting maglev using the HTS magnet[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2007, 17(2): 2125-2128. doi: 10.1109/TASC.2007.899003 [52] OGATA M, MIYAZAKI Y, HASEGAWA H, et al. Basic study of HTS magnet using 2G wires for maglev train[J]. Physica C: Superconductivity and Its Applications, 2010, 470(20): 1782-1786. doi: 10.1016/j.physc.2010.05.206 [53] OGATA M, MIZUNO K, ARAI Y, et al. Study on applicability of rare earth high-temperature superconducting wires to superconducting magnet for maglev system[J]. Quarterly Report of RTRI, 2010, 51(3): 151-155. [54] OGATA M, MIZUNO K, ARAI Y, et al. Trial manufacture of small HTS magnet using 2G tapes for maglev train application[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2011, 21(3): 1556-1559. doi: 10.1109/TASC.2010.2091487 [55] TAKEMATSU T, HU R, TAKAO T, et al. Degradation of the performance of a YBCO-coated conductor double pancake coil due to epoxy impregnation[J]. Physica C: Superconductivity and Its Applications, 2010, 470(17/18): 674-677. [56] IWAI S, MIYAZAKI H, TOSAKA T, et al. Development of large-scale racetrack coil wound with REBCO-coated conductors[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2014, 24(3): 4600705.1-4600705.5. [57] MIZUNO K, OGATA M, HASEGAWA H. Manufacturing of REBCO coils strongly bonded to cooling members with epoxy resin aimed at its application to maglev[J]. Physica C: Superconductivity and Its Applications, 2014, 506: 138-142. doi: 10.1016/j.physc.2014.06.009 [58] MIZUNO K, OGATA M, HASEGAWA H. Manufacturing of a REBCO racetrack coil using thermoplastic resin aiming at maglev application[J]. Physica C: Superconductivity and Its Applications, 2015, 518: 101-105. doi: 10.1016/j.physc.2015.06.016 [59] MIZUNO K, SUGINO M, TANAKA M, et al. Experimental production of a real-scale REBCO magnet aimed at its application to maglev[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2017, 27(4): 3600205.1-3600205.5. [60] MIZUNO K, SUGINO M, OGATA M. Experimental production and evaluation of racetrack coils for REBCO on-board magnet[J]. Quarterly Report of RTRI, 2016, 57(3): 234-239. doi: 10.2219/rtriqr.57.3_234 [61] MIZUNO K, SUGINO M, TANAKA M, et al. Development of a real-scale REBCO coil for the demonstration of a magnetomotive force of 700 kA[J]. Quarterly Report of RTRI, 2017, 58(4): 318-323. doi: 10.2219/rtriqr.58.4_318 [62] MIZUNO K, TANAKA M, OGATA M. Evaluation of eddy current heating in a REBCO magnet due to the magnetic field of ground coils for the maglev[J]. Superconductor Science and Technology, 2020, 33(7): 074009.1-074009.6. [63] MIZUNO K, TANAKA M, OGATA M, et al. Mechanical vibration test of a REBCO coil designed for application to the maglev[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2018, 28(4): 3601107.1-3601107.6. [64] PARK C B, LEE C Y, YOON S, et al. Development of a small-scale superconducting LSM using Gd-Ba-Cu-O high-temperature superconducting wire[J]. IEEE Transactions on Energy Conversion, 2016, 31(4): 1250-1256. doi: 10.1109/TEC.2016.2577058 [65] MUN J, LEE C, KIM K, et al. Operating thermal characteristics of REBCO magnet for maglev train using detachable cooling system[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2019, 29(5): 3603305.1-3603305.5. [66] LEE C Y, LEE J H, LIM J, et al. Design and evaluation of prototype high-Tc superconducting linear synchronous motor for high-speed transportation[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2020, 30(4): 3602205.1-3602205.5. [67] MUN J, LEE C, LEE C, et al. Thermal and electromagnetic performance evaluation of REBCO magnet with solid nitrogen thermal battery for maglev train[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2021, 31(5): 3601405.1-3601405.5. [68] ZHENG J X, ZOU C L, LIU X F, et al. Development of high current density, compactness NbTi superconducting coil for the maglev system[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2023, 33(1): 4900205.1-4900205.10. [69] 中国科学技术大学. 中科院合肥物质研究院“高载流跑道型低温超导磁体研制”项目通过航天科工集团验收 [EB/OL]. (2022-05-25) [2022-09-05]. http://qybx.ustc.edu.cn/2022/0525/c20985a 556003/page.htm [70] 宋云涛, 郑金星, 刘旭峰, 等. 一种用于超导磁悬浮列车的高温超导磁体装置及使用方法: 202011185421[P]. 2021-07-20. [71] DONG F L, HUANG Z, HAO L N, et al. An on-board 2G HTS magnets system with cooling-power-free and persistent-current operation for ultrahigh speed superconducting maglevs[J]. Scientific Reports, 2019, 9: 11844.1-11844.12. [72] DONG F L, HUANG Z, XU X Y, et al. Improvement of magnetic and cryogenic energy preservation performances in a feeding-power-free superconducting magnet system for maglevs[J]. Energy, 2020, 190: 116403.1-116403.11. [73] WU W, YU X, ZHANG C, et al. Development of on-board HTS magnets for EDS-type maglev trains[R]. Tampa: Applied Superconductivity Conference, 2020. [74] 吴蔚, 李凯, 邵南, 等. 电动磁浮车载高温超导磁体全断电运行特性 [C]//第十届全国磁悬浮技术与振动控制学术会议论文集. 沈阳: [出版地不详], 2022: 101. [75] SHAO Q, LI K, SHAO N, et al. Multiphysics field topology optimization design of main support structure of high-temperature superconducting magnets[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2022, 32(6): 4902005.1-4902005.5. [76] DONG F L, HUANG Z, LI X F, et al. R&D of no-insulation HTS magnets using 2G wires in a prototype for maglev applications[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2019, 29(5): 4601905.1-4601905.5. [77] LU L, WU W, YU X, et al. High-temperature superconducting non-insulation closed-loop coils for electro-dynamic suspension system[J]. Electronics, 2021, 10(16): 1980.1-1980.14. [78] MA G T, GONG T Y, WANG R C, et al. Design, fabrication and testing of a coated conductor magnet for electrodynamic suspension[J]. Superconductor Science and Technology, 2022, 35(2): 025013.1-025013.13. [79] 蒋久福,盛荣进,聂兴超,等. 铝制传导冷却低温容器的结构设计与强度分析[J]. 低温与超导,2021,49(9): 32-37.JIANG Jiufu, SHENG Rongjin, NIE Xingchao, et al. Structural design and strength analysis of aluminum cryostat with conduction cooling[J]. Cryogenics & Superconductivity, 2021, 49(9): 32-37. [80] 盛荣进,蒋久福,聂兴超,等. 制冷机可插拔式固氮低温容器的热性能研究[J]. 低温工程,2021(4): 40-46,58. doi: 10.3969/j.issn.1000-6516.2021.04.008SHENG Rongjin, JIANG Jiufu, NIE Xingchao, et al. Study on thermal characteristics of solid nitrogen cryogenic system with detachable cryocooler[J]. Cryogenics, 2021(4): 40-46,58. doi: 10.3969/j.issn.1000-6516.2021.04.008 [81] HE J L, ROTE D M, COFFEY H T. Applications of the dynamic circuit theory to maglev suspension systems[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 1993, 29(6): 4153-4164. doi: 10.1109/20.280868 [82] HE J L, ROTE D M. Double-row loop-coil configuration for EDS maglev suspension, guidance, and electromagnetic guideway directional switching[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 1993, 29(6): 2956-2958. doi: 10.1109/20.280905 [83] DAVEY K, MORRIS T, SHAAF J, et al. Calculation of motion induced eddy current forces in null flux coils[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 1995, 31(6): 4214-4216. doi: 10.1109/20.489930 [84] MURAI T. Characteristics of LSM combined propulsion, levitation and guidance[J]. Electrical Engineering in Japan, 1995, 115(4): 134-145. doi: 10.1002/eej.4391150412 [85] MURAI T, FUJIMOTO T, FUJIWARA S. Test run of combined propulsion, levitation and guidance system at Miyazaki test track[J]. Electrical Engineering in Japan, 1996, 117(2): 68-79. doi: 10.1002/eej.4391170207 [86] 万尚军,钱金根,倪光正,等. 电动悬浮型磁悬浮列车悬浮与导向技术剖析[J]. 中国电机工程学报,2000,20(9): 23-25,31. doi: 10.3321/j.issn:0258-8013.2000.09.006WAN Shangjun, QIAN Jingen, NI Guangzheng, et al. Study of the levitation and guidance technology for electrodynamic suspension maglev vehicle[J]. Proceedings of the CSEE, 2000, 20(9): 23-25,31. doi: 10.3321/j.issn:0258-8013.2000.09.006 [87] CAI Y, MA G T, WANG Y Y, et al. Semianalytical calculation of superconducting electrodynamic suspension train using figure-eight-shaped ground coil[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2020, 30(5): 3602509.1-3602509.9. [88] GONG T Y, MA G T, WANG R C, et al. 3-D FEM modeling of the superconducting EDS train with cross-connected figure-eight-shaped suspension coils[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2021, 31(3): 3600213.1-3600213.13. [89] SU Z H, LUO J, MA G T, et al. Fast and precise calculation of mutual inductance for electrodynamic suspension: methodology and validation[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2022, 69(6): 6046-6057. doi: 10.1109/TIE.2021.3088362 [90] SU Z H, MA G T, LUO J. Analytical modeling of the closed-loop operation and quench behavior for superconducting electrodynamic suspension train[J]. IEEE Transactions on Transportation Electrification, 2022, 8(1): 1026-1039. doi: 10.1109/TTE.2021.3119290 [91] FUJIMOTO T, AIBA M, SUZUKI H, et al. Characteristics of electromagnetic force of ground coil for levitation and guidance at the yamanashi maglev test line[J]. Quarterly Report of RTRI, 2000, 41(2): 63-67. doi: 10.2219/rtriqr.41.63 [92] CAI Y, ROTE D M, MULCAHY T M, et al. Dynamic stability of repulsive-force maglev suspension systems [R]. Illinois: Argonne National Laboratory, 1996. [93] CHO H, BAE D K, SUNG H K, et al. Experimental study on the electrodynamic suspension system with HTSC and PM Halbach array magnets[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2008, 18(2): 808-811. doi: 10.1109/TASC.2008.921290 [94] MA G T, WANG Y Y, LUO J, et al. An analytical-experiment coupling method to characterize the electrodynamic suspension system at various speeds[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2022, 69(7): 7170-7180. doi: 10.1109/TIE.2021.3097600 [95] OHMORI J, NAKAO H, YAMASHITA T, et al. Heat load tests of superconducting magnets vibrated electromagnetically for the Maglev train[J]. Cryogenics, 1997, 37(8): 403-407. doi: 10.1016/S0011-2275(97)00033-7 [96] TANAKA M, AIBA M, SUZUKI M. Electromagnetic vibration test for durability verification of ground coil[J]. Quarterly Report of RTRI, 2007, 48(2): 110-114. doi: 10.2219/rtriqr.48.110 [97] JIZO Y, AKAGI H, YAMAGUCHI T, et al. Heat load characteristics and new design using one-coil model superconducting magnets[J]. Cryogenics, 1997, 37(7): 371-379. doi: 10.1016/S0011-2275(97)00034-9 [98] SUZUKI E. Heating phenomena in the superconducting magnet of a maglev vehicle caused by electromagnetic vibration[J]. Cryogenics, 1997, 37(7): 363-370. doi: 10.1016/S0011-2275(97)00029-5 [99] 龚天勇,马光同,罗俊,等. 行波磁场中高温超导电动悬浮磁体的热性能研究[J]. 中国电机工程学报,2023,43(1): 415-425. doi: 10.13334/j.0258-8013.pcsee.220245GONG Tianyong, MA Guangtong, LUO Jun, et al. Study on the thermal performance of high-temperature superconducting electrodynamic suspension magnet subjected to travelling magnetic fields[J]. Proceedings of the CSEE, 2023, 43(1): 415-425. doi: 10.13334/j.0258-8013.pcsee.220245 [100] OHASHI S. Effect of the damper coils on the rotational motion of the superconducting magnetically levitated bogie[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2000, 36(5): 3680-3682. doi: 10.1109/20.908939 [101] OHASHI S. Effect of the active damper coils of the superconducting magnetically levitated bogie in case of acceleration[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2008, 44(11): 4163-4166. doi: 10.1109/TMAG.2008.2002788 [102] OHASHI S, OHSAKI H, MASADA E. Effect of the active damper coil system on the lateral displacement of the magnetically levitated bogie[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 1999, 35(5): 4001-4003. doi: 10.1109/20.800735 [103] OHASHI S, UESHIMA T. Control method of the semi-active damper coil system in the superconducting magnetically levitated bogie against vertical and pitching oscillation[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 2012, 48(11): 4542-4545. doi: 10.1109/TMAG.2012.2202378 [104] 胡道宇,冯馨月,张志华. 超导电动悬浮系统阻尼特性研究[J]. 中国电机工程学报,2021,41(13): 4679-4688.HU Daoyu, FENG Xinyue, ZHANG Zhihua. Study on the damping characteristics of superconducting electrodynamic suspension system[J]. Proceedings of the CSEE, 2021, 41(13): 4679-4688. [105] OGATA M, OKINO T, IKEDA K, et al. Vibration characteristics of superconducting magnets for the yamanashi maglev test line vehicles[J]. Quarterly Report of RTRI, 2000, 41(2): 79-82. doi: 10.2219/rtriqr.41.79 [106] 村井敏昭,岩松勝,吉岡博. 超電導磁気浮上方式における8字型コイル諸元の最適化[J]. 電気学会論文誌D (産業応用部門誌),2003,123(1): 9-14. [107] HUANG Z, DONG F L, XU X Y, et al. Evaluation of the structural dynamics of a 2G HTS magnet system considering electromagnetic and thermal stress[J]. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 2021, 31(5): 4901005.1-4901005.5. [108] 王琦,刘振兴,何杰,等. 超导开关及其控制方式研究进展[J]. 低温与超导,2022,50(1): 1-6,26.WANG Qi, LIU Zhenxing, HE Jie, et al. Research review on superconducting switch and control mode[J]. Cryogenics & Superconductivity, 2022, 50(1): 1-6,26. [109] 中华人民共和国中央人民政府. 中共中央、国务院印发《交通强国建设纲要》[EB/OL]. (2019-09-19) [2022-05-29]. https://www.gov.cn/gongbao/content/2019/content_5437132.htm. 期刊类型引用(10)
1. 李真，周燕，洛启，于青松，李凯. 超导磁浮列车超导磁场及悬浮磁场谐波分析. 城市轨道交通研究. 2025(02): 27-31 . 
百度学术2. 王洛远，刘士苋，王磊，冯志超，王晖，张梦华. 超导电动悬浮磁体固氮低温系统温度特性研究. 真空与低温. 2025(02): 221-228 . 百度学术3. 葛正福，李超，刘伟，孙利星，陈传. 强磁场Nb_3Sn-NbTi超导磁体传热实验与模拟分析. 自动化技术与应用. 2025(05): 94-98 . 百度学术4. 黄成名，鲍慧明，张继鹏，王英杰. 高速及超高速磁悬浮线路平面设计参数研究. 高速铁路技术. 2024(01): 17-22+28 . 百度学术5. 胡浩，李凯，刘洪涛，邵晴，韩田，于淼，刘航，李昊宸. 真空技术在高温超导电动磁浮交通系统中的应用. 真空. 2024(03): 105-109 . 百度学术6. 谭富星，李凯，于淼，王爱彬，杨晶，李小汾. 超导电动悬浮试验线悬浮系统设计及验证. 机车电传动. 2024(03): 13-18 . 百度学术7. 王美琪，曾思恒，李源，刘鹏飞. 二自由度磁浮列车悬浮系统时滞控制研究. 西南交通大学学报. 2024(04): 812-822 . 
本站查看8. 于青松，李凯，胡浩，刘洪涛，邵南，刘帅. 超导电动悬浮应用研究与技术展望. 机车电传动. 2023(04): 1-8 . 百度学术9. 吴欣羽，李松林，王瑞晨，龚天勇，周鹏博，马光同. 梯形高温超导磁体电磁特性仿真与实验研究. 低温物理学报. 2023(03): 158-168 . 百度学术10. 苏智博，蔡富刚，海永富，陶希家，丛雯，薛文博. 某高温超导磁体夹紧装配工艺方案分析及优化. 机电工程技术. 2023(10): 137-140 . 百度学术其他类型引用(14)
-
下载:
下载:
百度学术
点击查看大图
计量
- 文章访问数: 2162
- HTML全文浏览量: 681
- PDF下载量: 220
- 被引次数: 24