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(zhǔn)永久磁體應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)或直線同步電機(jī)。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于減小電機(jī)的體積和重量，提高電機(jī)的效率和力密度。若進(jìn)一步將高溫超導(dǎo)塊材式直線電機(jī)應(yīng)用在超導(dǎo)磁懸浮車系統(tǒng)中，有望幫助實(shí)現(xiàn)未來(lái)懸浮、導(dǎo)向及推進(jìn)超導(dǎo)一體化目標(biāo)。結(jié)合當(dāng)前研究背景，針對(duì)推進(jìn)和法向力，本論文開(kāi)展了高溫超導(dǎo)塊材式直線電機(jī)電磁力特性研究工作。
　　 論文首先從超導(dǎo)直線電機(jī)次級(jí)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(jì)了三種不同磁化方式，對(duì)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(guò)仿真優(yōu)化和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)增設(shè)2 mm厚的高導(dǎo)磁率鐵板改進(jìn)了充磁實(shí)驗(yàn)裝置，最終獲得更高的俘獲磁通、磁化方法及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，操作過(guò)程省時(shí)、高效。
　　 隨后在此磁場(chǎng)平臺(tái)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(shí)驗(yàn)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(jī)次級(jí)時(shí)，

3、相比YBCO塊材，表現(xiàn)出更大的推進(jìn)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(jí)磁性分布條件下，塊材式高溫超導(dǎo)直線電機(jī)力學(xué)性能測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，一個(gè)極距內(nèi)初次級(jí)間作用力隨著塊材磁體尺寸的增加而增大，但當(dāng)塊材尺寸接近或超過(guò)一個(gè)極距時(shí)，整個(gè)塊材磁體跨越超過(guò)一個(gè)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(jìn)力和法向力波形畸變。因此在塊材式高溫超導(dǎo)直線電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮塊材尺寸與極距的關(guān)系對(duì)初次級(jí)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(dāng)電機(jī)的次級(jí)，并采用可行的優(yōu)化磁化方法，將有效地提高初次級(jí)間的電磁力作用。進(jìn)一步的三籽晶塊材磁體次級(jí)與直線三相繞組的作用力實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)三籽晶塊材磁體縱向放置產(chǎn)生的推進(jìn)力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其橫向放置產(chǎn)生的推進(jìn)力。這一現(xiàn)象更加說(shuō)明極距是高溫超導(dǎo)塊材初級(jí)直線電機(jī)的重要參數(shù)，無(wú)論超導(dǎo)塊材生長(zhǎng)制備形式，盡量在同一極距范圍內(nèi)縱向擺放長(zhǎng)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(jí)間的推進(jìn)力。