超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的電磁特性仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著電機(jī)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(qiáng)，直線電機(jī)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(dòng)系統(tǒng)的需要，使直線電機(jī)較旋轉(zhuǎn)電機(jī)的優(yōu)勢(shì)更為突出，其研究也逐漸成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。與此同時(shí)，超導(dǎo)材料的發(fā)展也呈現(xiàn)日新月異的態(tài)勢(shì)，觸發(fā)了研究高溫超導(dǎo)直線電機(jī)的熱潮。針對(duì)永磁線性牽引電機(jī)磁場(chǎng)較小且具有易吸附鐵磁性物質(zhì)的缺點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了以高溫超導(dǎo)線圈磁體為動(dòng)子的線性牽引電機(jī)，并進(jìn)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(dòng)子的線性牽引電機(jī)的可行性和優(yōu)越性，本文從仿真和實(shí)驗(yàn)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(qiáng)非線性現(xiàn)象的計(jì)算方程，搭建了高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的有限元仿真模型以及對(duì)應(yīng)的高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)實(shí)驗(yàn)及測(cè)試平臺(tái)。此外，為解決動(dòng)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(lì)磁線圈無線充電系統(tǒng)的有限元仿真模型和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置。
　　對(duì)于

3、高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的有限元仿真，建立了考慮高溫超導(dǎo)帶材強(qiáng)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(jī)的磁場(chǎng)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(dòng)頻率，并與永磁線性牽引電機(jī)進(jìn)行了對(duì)比研究，驗(yàn)證了高溫超導(dǎo)帶材能有效提高直線電機(jī)性能這一結(jié)論。分析了超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的變頻啟動(dòng)，肯定了等時(shí)-頻變頻啟動(dòng)法對(duì)高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的有效性。
　　對(duì)于高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究，比較了不同氣隙高度下最大推力的

4、仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，驗(yàn)證了有限元仿真模型的有效性，測(cè)試了初級(jí)繞組電壓恒定時(shí)直線電機(jī)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(shí)現(xiàn)線性牽引電機(jī)勻加速啟動(dòng)的有效性以及在低頻時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高電壓與頻率比值的結(jié)論，并從實(shí)驗(yàn)的角度證實(shí)了以高溫超導(dǎo)線圈磁體為動(dòng)子的線性牽引電機(jī)的可行性。
　　對(duì)于高溫超導(dǎo)勵(lì)磁線圈無線充電系統(tǒng)，采用有限元軟件COMSOL對(duì)多源線圈陣列的無線供電進(jìn)行了研究，分析了不同陣列系統(tǒng)