平板式永磁电动悬浮系统设计与实验研究

该文提出一种以汽车为载体的平板式永磁电动悬浮系统,并从结构设计、等效实验、原理样机测试三方面对电磁特性开展研究。首先,阐述系统的结构及原理,依托自主研制的最高时速600 km的动轨实验台,分析在固定参数下的电磁力特性和垂向自稳定能力,并验证有限元模型的准确性。其次,对悬浮磁体、导向磁体、导体板进行计算分析。最后,改装汽车,加装间隙调节机构、简易悬浮架、车载磁体及测试系统,并搭建长50 m的铜制导体板轨道,开展原理样机测试。整车约为1 500 kg,最高实验速度为70 km/h,最大悬浮间隙约为35 mm。实验结果验证了导向磁体的有效性,展现出平板式永磁电动悬浮系统较强的载重能力。     

一种用于磁悬浮汽车的永磁电动轮的优化策略

为了改善磁悬浮汽车的基础性能,基于目前国内外永磁电动悬浮的研究现状,提出了一种基于更优磁化角的永磁电动轮结构。首先从原理的角度分析磁化角度变化实现更优电动轮结构的理论合理性,通过优化环形永磁电动轮的磁化角可以增加单极对的永磁体数量增加外围磁场强度,并利用等效面电流法推导得出更简洁的解析计算公式,分析得到了永磁电动轮与导体板之间的结构关系、磁场特性和涡流分布特点;然后在三维电磁仿真优化方面,从磁场、悬浮力、驱动力、浮重比和浮驱比等多个性能参数对比传统的永磁电动轮和改进的永磁电动轮。结果验证了改进后的永磁电动轮结构对其悬浮-驱动一体化功能具有有益提升,并从解析计算和实验分析两个角度共同验证三维电磁仿真的准确性和可靠性,为后续设计优化工作提供了可靠手段。这种Halbach阵列永磁电动轮的优化方案有助于磁悬浮概念车的基础性能提升,为“碳达峰、碳中和”背景下新型绿色环保交通工具的形成提供了可行的技术选择。     

循环伏安沉积纳米氧化钌基超级电容器电极材料

在三氯化钌(RuCl3)水溶液中,采用循环伏安法在钽电极表面电化学沉积无定形水合氧化钌(RuO2.xH2O)作为超级电容器电极材料。能谱分析表明,在循环伏安负向扫描时Ru3+在钽电极表面还原为钌金属(Ru),沉积的Ru在随后的正向扫描时被氧化为RuO2.xH2O。扫描电镜观测显示出负向扫描沉积的Ru为纳米尺度,因而获得了纳米结构的RuO2.xH2O。由于纳米结构可以提高电极比表面积和显著缩短离子和电子的传输路径,因而获得了具有高电化学活性的RuO2基超级电容器电极材料。循环伏安、恒电流充放电和电化学阻抗谱测试证实,该电极材料在38%(质量分数,下同)的H2SO4溶液中具有接近理想电容器的容量行为,比容量高达730F.g-1(扫描速率为50mV.s-1)。在质量负载为1.2mg.cm-2时,比容量仍高达700F.g-1。另外,其容量在10万次循环后仍保持不变,充放电效率接近100%。并且该方法可以直接在钽金属基底上电化学沉积RuO2.xH2O,避免了在常规电化学沉积法中需要的预涂层。