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小型高温超导直线同步电机样机的设计与测试

作　者: 郑石钧
导　师: 晏飞翔
学　校: 西南交通大学
专　业: 交通运输工程
关键词: 高温超导体直线同步电机测试平台超导线圈
分类号: TM341
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

超导体的发现与直线电机的诞生已有一个世纪,超导直线电机也从20世纪中期发展至今。自从1987年YBCO高温超导材料发现后,超导技术的应用也越来越广泛。从1999年开始,世界各国都已开始高温超导(HTS)直线电机的研制,至今,日本、德国、美国、葡萄牙、韩国都已有高温超导直线电机的相关报道。本论文提出了一种新型的高温超导直线电机设计,设计类型为同步直线电机,主要用于磁悬浮系统的推进。该样机使用的是YBCO涂层超导体,而不是其他小组使用的BSSCO多晶复合材料。论文并对该设计进行了样机的制作与实验研究。该样机次级励磁绕组由一个或者多个高温超导线圈串联组成,并按磁极交替的方式排列。初级电枢则为传统的铜线圈绕组,通入三相交流电后能在气隙中产生行波磁场。这种结构避免了对超导线圈通入交流电,从而避免了由于交流电而产生的交流损耗。为了对超导直线同步电机(SLSM)进行静态实验测试,首先设计并搭建了直线电机测试平台,详细的内容可见第二章。该测试平台所研究的为次级励磁系统受到初级电枢产生的行波磁场作用时产生的力,即对推进力与法向力进行测试与分析。同时对影响到直线同步电机性能的其他重要参数也进行了实验与讨论,包括每个线圈的临界电流,n值,电感及场常数。除了对单个线圈进行上述的测试外,同样对磁极交替的方式排列的两个线圈及四个线圈串联的情况进行了实验。研究了线圈加入铁磁材料,如硅钢芯、镝芯,与铁背板时对直线同步电机推进力与法向力的提升效果。同样,在不同的气隙高度下也进行了实验测试。通过对实验结果进行讨论和分析,比如通过比较电机在各个情况下所产生的推进力与法向力的比值,可以对其结构进行优化从而提升电机的性能,并对今后大型超导直线同步电机的开发提供建议。该论文工作对今后含高温超导部件的高推进力及高功率密度的超导直线同步电机系统的开发提供了帮助。

小型高温超导直线同步电机样机的设计与测试

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