超導(dǎo)線性牽引電機的電磁特性仿真與實驗研究.pdf

1、隨著電機理論、控制方法的迅速發(fā)展和材料性能的不斷提高以及高性能元器件加工能力的不斷增強，直線電機得到了迅速的發(fā)展。特別是近幾年來，由于大推力、高精度以及高速度直線驅(qū)動系統(tǒng)的需要，使直線電機較旋轉(zhuǎn)電機的優(yōu)勢更為突出，其研究也逐漸成為大家關(guān)注的焦點。與此同時，超導(dǎo)材料的發(fā)展也呈現(xiàn)日新月異的態(tài)勢，觸發(fā)了研究高溫超導(dǎo)直線電機的熱潮。針對永磁線性牽引電機磁場較小且具有易吸附鐵磁性物質(zhì)的缺點，本文設(shè)計了以高溫超導(dǎo)線圈磁體為動子的線性牽引電機，并進行

2、了相關(guān)的電磁特性研究。
　　為研究以高溫超導(dǎo)線圈磁體為動子的線性牽引電機的可行性和優(yōu)越性，本文從仿真和實驗的角度出發(fā)，結(jié)合高溫超導(dǎo)體的E-J本構(gòu)關(guān)系，建立了考慮高溫超導(dǎo)體電阻率強非線性現(xiàn)象的計算方程，搭建了高溫超導(dǎo)線性牽引電機的有限元仿真模型以及對應(yīng)的高溫超導(dǎo)線性牽引電機實驗及測試平臺。此外，為解決動子高溫超導(dǎo)線圈采用接觸供電方式而產(chǎn)生的問題，構(gòu)建了高溫超導(dǎo)勵磁線圈無線充電系統(tǒng)的有限元仿真模型和相應(yīng)的實驗測試裝置。
　　對于

3、高溫超導(dǎo)線性牽引電機的有限元仿真，建立了考慮高溫超導(dǎo)帶材強電阻率非線性現(xiàn)象的有限元仿真模型，研究了超導(dǎo)直線電機的磁場分布情況、推力隨氣隙高度變化規(guī)律以及最大帶負(fù)載能力與最大直接啟動頻率，并與永磁線性牽引電機進行了對比研究，驗證了高溫超導(dǎo)帶材能有效提高直線電機性能這一結(jié)論。分析了超導(dǎo)線性牽引電機的變頻啟動，肯定了等時-頻變頻啟動法對高溫超導(dǎo)線性牽引電機的有效性。
　　對于高溫超導(dǎo)線性牽引電機的實驗研究，比較了不同氣隙高度下最大推力的

4、仿真計算結(jié)果與實驗測量結(jié)果，驗證了有限元仿真模型的有效性，測試了初級繞組電壓恒定時直線電機推力隨頻率的變化關(guān)系以及恒壓頻比條件下的推力隨頻率的變化關(guān)系，肯定了恒壓頻比能實現(xiàn)線性牽引電機勻加速啟動的有效性以及在低頻時應(yīng)適當(dāng)提高電壓與頻率比值的結(jié)論，并從實驗的角度證實了以高溫超導(dǎo)線圈磁體為動子的線性牽引電機的可行性。
　　對于高溫超導(dǎo)勵磁線圈無線充電系統(tǒng)，采用有限元軟件COMSOL對多源線圈陣列的無線供電進行了研究，分析了不同陣列系統(tǒng)