超導(dǎo)直線電機(jī)中跑道型ReBCO激磁繞組的電磁設(shè)計(jì)與測(cè)試.pdf

1、直線電機(jī)牽引技術(shù)由于具有不受輪軌黏著力限制、爬坡能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是目前發(fā)展新型軌道交通系統(tǒng)的熱點(diǎn)技術(shù)?；诔瑢?dǎo)體零電阻大電流的優(yōu)勢(shì)，高溫超導(dǎo)同步直線電機(jī)因其超導(dǎo)直流勵(lì)磁繞組具有強(qiáng)激磁能力，能克服傳統(tǒng)直線電機(jī)大氣隙下漏磁嚴(yán)重的缺點(diǎn)，因而在大氣隙工作條件下仍具有較高的推力輸出特性，是軌道交通列車牽引的良好選擇。作為直流勵(lì)磁繞組的高溫超導(dǎo)磁體是高溫超導(dǎo)直線電機(jī)的核心，目前其技術(shù)仍處于研究階段，尤其缺少針對(duì)涂層超導(dǎo)帶材奇異寬厚比的電磁特性仿真和有

2、效的低電阻帶材連接工藝。
　　本文首先進(jìn)行了以三相交變銅電樞繞組為定子和涂層帶材超導(dǎo)直流勵(lì)磁繞組為動(dòng)子的高溫超導(dǎo)同步直線電機(jī)的機(jī)械設(shè)計(jì)和涂層帶材及線圈的電磁特性仿真。機(jī)械設(shè)計(jì)中必須考慮涂層超導(dǎo)帶材最小彎曲半徑和不可彎折的特點(diǎn)，以防其超導(dǎo)性發(fā)生退化?？紤]超導(dǎo)體非線性電阻率和奇異寬厚比，基于H法電磁場(chǎng)求解數(shù)學(xué)模型及均質(zhì)化方法，進(jìn)行了涂層超導(dǎo)帶材及線圈仿真模型的建立。其電磁場(chǎng)量呈現(xiàn)出與常規(guī)銅線圈中均勻分布截然不同的梯度分布特點(diǎn)。對(duì)于直流

3、通電超導(dǎo)線圈，其損耗主要產(chǎn)生于勵(lì)磁過程電流上升階段，且當(dāng)勵(lì)磁速率越大時(shí)其瞬時(shí)損耗越大，為了降低勵(lì)磁過程中磁體發(fā)生失超的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)結(jié)合仿真結(jié)果確定出合理的勵(lì)磁速率。
　　其次，實(shí)驗(yàn)研究了影響涂層超導(dǎo)帶材接頭性能的參數(shù)，如溫度、壓力、加熱時(shí)間等，進(jìn)行了不同條件下接頭的焊接與測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于涂層超導(dǎo)帶材具有薄帶結(jié)構(gòu)（厚度僅為0.1毫米），為了避免局部變形導(dǎo)致超導(dǎo)性退化同時(shí)使帶材搭接處焊料分布均勻，焊接平臺(tái)表面的平整度至關(guān)重要。建立

4、了涂層超導(dǎo)帶材低電阻接頭焊接平臺(tái)及工藝，平臺(tái)表面平整度小于5μm/100 mm。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)表明可以通過增加接頭搭接長(zhǎng)度和降低焊料厚度兩個(gè)方面來(lái)降低接頭電阻值。通過對(duì)接頭微觀結(jié)構(gòu)掃描分析，獲知樣品接頭處焊料完全填充于帶材之間，但呈現(xiàn)出沿寬度方向中間薄兩頭厚的特點(diǎn)，其主要是由于帶材自然彎曲特性造成的，表明仍有提高接頭電阻性能的空間。
　　然后，通過對(duì)比超導(dǎo)線圈不同繞線工藝，采用環(huán)氧浸漬濕法工藝，完成了一組涂層超導(dǎo)帶材線圈的繞制，采取分