三相行波磁场中高温超导磁体的力—磁—热特性研究

发布时间：2021-10-10 16:50

　　高温超导直线同步电机具有推力密度高、能量损耗小、转弯半径大、爬坡能力强、质量轻且结构紧凑等优点,相比于传统电机驱动,超导直线同步电机驱动不仅能够突破列车高速运行的限制,还能提高牵引系统的运行效率和稳定性,所以,高温超导直线电机在驱动高速轮轨列车甚至超高速磁悬浮列车方面具有很高的应用前景。目前,高温超导直线电机的电磁力特性已得到丰富研究,但对电机中高温超导磁体的电磁场与温度场分布规律研究还比较缺乏。为提高直线牵引电机中高温超导磁体的运行稳定性,促进由高温超导直线牵引电机驱动的高速轮轨列车或磁悬浮列车的发展,本文结合仿真建模、实验测试和解析计算的方法,对行波磁场中高温超导磁体的电磁力、交流损耗及温度分布规律展开研究。首先,在d-q坐标系下推导了直线同步电机的电磁推力和法向力表达式;基于Maxwell方程组给出了电机的电磁场控制方程,建立起高温超导直线同步电机的有限元模型,研究了不同运行工况下电机的堵转电磁力、磁体内电磁场分布与交流损耗大小。然后,实验测量了扁平定子的磁场分布、电机的堵转电磁力及电机次级超导磁体内感应传输电流随气隙和定子电流频率的变化规律。基于Biot-Savart定律推导出... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究进展
    1.3 内容安排
第2章 高温超导直线电机的有限元仿真
    2.1 直线同步电机的理论模型
    2.2 高温超导直线电机有限元建模
    2.3 仿真结果分析
        2.3.1 电磁场分布
        2.3.2 堵转电磁力
        2.3.3 交流损耗
        2.3.4 模型验证
    2.4 小结
第3章 高温超导直线电机的实验研究
    3.1 超导线圈的V-I特性
    3.2 扁平定子的磁场分布
    3.3 电磁力测试与分析
    3.4 超导线圈的感应传输电流
    3.5 小结
第4章 无铁芯超导直线电机的电磁特性
    4.1 气隙磁场与电磁力解析模型
        4.1.1 气隙磁场表达式
        4.1.2 电磁力表达式
    4.2 气隙磁场与电磁力结果分析
        4.2.1 气隙磁场分布
        4.2.2 堵转电磁力
    4.3 超导线圈的临界电流
    4.4 空载特性
    4.5 负载特性
    4.6 背铁的效果
        4.6.1 气隙磁场分布
        4.6.2 最大电磁力
    4.7 交流损耗
        4.7.1 建模与验证
        4.7.2 结果分析
    4.8 小结
第5章 行波磁场中超导磁体的温度效应
    5.1 磁-热耦合模型
        5.1.1 磁-热单向耦合建模
        5.1.2 磁-热双向耦合建模
    5.2 电机的启动特性
    5.3 磁-热单向耦合结果
        5.3.1 交流损耗
        5.3.2 温度分布
    5.4 磁-热双向耦合结果
        5.4.1 交流损耗
        5.4.2 温度分布
    5.5 小结
结束语
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的学术论文及科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]三相行波磁场中涂层超导线圈的电-磁-力特性研究[J]. 龚天勇,张涵,马光同,李兴田,叶常青,王志涛,周鹏博,刘坤,杨晨.  低温物理学报. 2016(04)
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[3]基于偏微分弱解式方程的三维电磁力计算及其在接触器中的应用研究[J]. 舒亮,吴桂初,朱翔鸥,陈定方,赵升.  中国电机工程学报. 2013(06)
[4]Design of a 400 N and 12 mm Mechanical Air Gap High Temperature Superconducting Linear Synchronous Motor[J]. Yen Fei1,2,3, Li Jing1,2,3, Zheng Shijun1,2,3, Jiang Donghui1,2,3, Liu Lu1,2,3, Liu Wei1,2,3, Ma Guangtong1,2,3, Wang Jiasu1,3, Wang Suyu1,3 1 Applied Superconductivity Laboratory, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China; 2 State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China; 3 National Laboratory for Rail Transit, Chengdu 610031, China.  稀有金属材料与工程. 2011(S3)
[5]高温超导直线电动机技术及其发展[J]. 金建勋,郑陆海.  微特电机. 2008(03)
[6]高温超导电机的发展与研究现状[J]. 郑陆海,金建勋.  电机与控制应用. 2007(03)
[7]矩形载流线圈的空间磁场计算[J]. 邝向军.  四川理工学院学报(自然科学版). 2006(01)
[8]超导磁储能系统（SMES）在高压输电中的应用[J]. 李艳韩,程时杰.  高电压技术. 2000(05)
[9]超导故障限流器在电力系统中的应用研究[J]. 叶林,林良真.  中国电机工程学报. 2000(07)
[10]圆环电流磁场的普遍分布[J]. 向裕民.  大学物理. 1999(01)

博士论文
[1]扁平型三相绕组上方高温超导磁体力学性能研究[D]. 李婧.西南交通大学 2011

硕士论文
[1]超导线性牵引电机的电磁特性仿真与实验研究[D]. 李兴田.西南交通大学 2016
[2]超导直线电机中跑道型ReBCO激磁绕组的电磁设计与测试[D]. 张涵.西南交通大学 2016



本文编号：3428773