高溫超導(dǎo)塊材磁體與直線三相繞組間電磁力關(guān)系.pdf

1、高溫超導(dǎo)塊材由于其高俘獲磁通特性，磁化后形成塊材磁體，可作為高性能的準永久磁體應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)或直線同步電機。其技術(shù)優(yōu)勢在于減小電機的體積和重量，提高電機的效率和力密度。若進一步將高溫超導(dǎo)塊材式直線電機應(yīng)用在超導(dǎo)磁懸浮車系統(tǒng)中，有望幫助實現(xiàn)未來懸浮、導(dǎo)向及推進超導(dǎo)一體化目標。結(jié)合當前研究背景，針對推進和法向力，本論文開展了高溫超導(dǎo)塊材式直線電機電磁力特性研究工作。
　　 論文首先從超導(dǎo)直線電機次級角度，探索在現(xiàn)有的充磁條件下如何獲得更

2、高磁性的超導(dǎo)塊材磁體。設(shè)計了三種不同磁化方式，對比不同磁化方式下高溫超導(dǎo)塊材磁體的俘獲磁通峰值;在擇優(yōu)選取較優(yōu)的磁化方式的基礎(chǔ)上，通過仿真優(yōu)化和實驗驗證，通過增設(shè)2 mm厚的高導(dǎo)磁率鐵板改進了充磁實驗裝置，最終獲得更高的俘獲磁通、磁化方法及實驗平臺，操作過程省時、高效。
　　 隨后在此磁場平臺的支撐下，研究了高溫超導(dǎo)塊材磁體與單邊扁平型直線三相繞組的作用力情況。實驗發(fā)現(xiàn)具有更高臨界電流密度特性的GdBCO塊材作為直線電機次級時，

3、相比YBCO塊材，表現(xiàn)出更大的推進力。更多不同定子電流、不同臨界電流密度、塊材尺寸與極距的關(guān)系、不同次級磁性分布條件下，塊材式高溫超導(dǎo)直線電機力學(xué)性能測試數(shù)據(jù)顯示，一個極距內(nèi)初次級間作用力隨著塊材磁體尺寸的增加而增大，但當塊材尺寸接近或超過一個極距時，整個塊材磁體跨越超過一個極距，處于不同極距區(qū)域的塊材磁體受到方向相反的作用力，造成推進力和法向力波形畸變。因此在塊材式高溫超導(dǎo)直線電機設(shè)計時，考慮塊材尺寸與極距的關(guān)系對初次級間作用力的重要

4、影響，選擇尺寸接近定子極距的高溫超導(dǎo)塊材充當電機的次級，并采用可行的優(yōu)化磁化方法，將有效地提高初次級間的電磁力作用。進一步的三籽晶塊材磁體次級與直線三相繞組的作用力實驗，發(fā)現(xiàn)三籽晶塊材磁體縱向放置產(chǎn)生的推進力要遠遠大于其橫向放置產(chǎn)生的推進力。這一現(xiàn)象更加說明極距是高溫超導(dǎo)塊材初級直線電機的重要參數(shù)，無論超導(dǎo)塊材生長制備形式，盡量在同一極距范圍內(nèi)縱向擺放長度較大的多籽晶塊材磁體或多塊塊材磁體組合，將有利于提高初次級間的推進力。