轨道交通用高温超导直线感应电机电磁分析

设计研究了一种用于轨道交通的新型高温超导直线感应电机模型。并结合轨道交通用直线感应电机的实际运行状况,利用ANSYS软件对超导直线感应电机模型进行电磁分析。获得电机内部的磁场分布规律;并研究了电磁气隙、次级材料及次级感应板厚度对电机电磁推力的影响。最后在相同运行条件下,将传统铜绕组电机与高温超导电机做了比较,超导直线感应电机在电磁推力上有优势。     

HTS磁悬浮电磁发射系统中直线电机起动性能研究

在高温超导(HTS)磁悬浮电磁发射系统中,采用长初级双边直线感应电机进行驱动.同单边直线电机相比,双边直线感应电机由于对称的初级结构,次级结构所受的垂直力为零,这大大提高了直线电机的驱动性能和稳定性.利用旋转电机的经典分析方法,分析了长初级双边直线感应电机不同绕组分布时的绕组因数.结果表明,当采用分布式短距绕组时,可以有效的抑制合成气隙磁场中的谐波分量,改善气隙磁动势波形,进而提高电机的性能和效率.通过Ansoft Maxwell软件仿真求解了6种不同绕组分布时的电机气隙磁场分布,分别求解了整距和分布式短距绕组的电机起动推力,验证了理论分析的正确性.最后,设计制作了分布短距实验样机,并对起动推力进行了测试.结果表明电机起动推力平稳,为复合HTS磁悬浮电磁发射系统设计提供参考.     

HTS磁悬浮电磁发射系统中直线电机起动性能研究

在高温超导(HTS)磁悬浮电磁发射系统中,采用长初级双边直线感应电机进行驱动.同单边直线电机相比,双边直线感应电机由于对称的初级结构,次级结构所受的垂直力为零,这大大提高了直线电机的驱动性能和稳定性.利用旋转电机的经典分析方法,分析了长初级双边直线感应电机不同绕组分布时的绕组因数.结果表明,当采用分布式短距绕组时,可以有效的抑制合成气隙磁场中的谐波分量,改善气隙磁动势波形,进而提高电机的性能和效率.通过Ansoft Maxwell软件仿真求解了6种不同绕组分布时的电机气隙磁场分布,分别求解了整距和分布式短距绕组的电机起动推力,验证了理论分析的正确性.最后,设计制作了分布短距实验样机,并对起动推力进行了测试.结果表明电机起动推力平稳,为复合HTS磁悬浮电磁发射系统设计提供参考.     

齿槽结构对高温超导直线感应电机水平推力影响

齿槽结构参数对高温超导直线感应电机性能有重要影响。为了具体研究这些结构参数对电机性能的影响,通过2D瞬态场有限元分析,分别研究了槽宽、槽高、齿宽对电机的电磁特性,高温超导绕组所受最大垂直场以及电机最大通电电流的影响,得到高温超导电机最大通电电流与槽宽、槽高的关系,得到结构优化后的临界槽宽以及临界槽高。通过研究分析表明,优化的齿槽结构参数有利于提高高温超导直线感应电机的通流能力,增大电机的电磁推力。     

真空管道HTS磁浮实验系统中直线电机复合次级研究

在真空管道HTS磁浮实验系统中,利用高温超导体为列车提供悬浮力,闭合圆环形长初级直线感应电机进行驱动,列车加速性能取决于直线电机产生的最大推力.本文结合真空管道的特性,建立了复合次级直线电机模型,利用分层理论模型分析了复合次级参数对电机启动推力及法向力的影响,并通过有限元仿真分析验证直线电机驱动特性与复合次级参数之间的关系.结果表明,采用1.3 mm厚的次级铝板和1 m~2 mm厚的背铁组成的复合次级,列车可以获得较高的启动推力,在运行过程中获得较大加速度,并有效削弱了法向吸力,提高了列车运行时的稳定性,最后通过实验测试,验证了仿真研究的正确性,为高速真空管道HTS磁悬浮列车应用提供设计参考.     

高温超导磁浮系统中直线电机的电流瞬时值法气隙磁场分析

弄清楚磁浮系统中直线电动机初、次级间的磁场分布非常重要,因为弄清了它,分析直线电机的初、次级间所受的推力及法向力情况就更容易了.本文采用次级为导板型三相双层绕组直线电动机从初级绕组中空间上离散的行波电流理论出发,用电流瞬时值方法讨论长初级直线感应电动机运行时不考虑纵向端部效应初、次级之间的气隙磁场.分析得出气隙变化及气隙为定值时气隙磁场沿初、次级相运运动方向上的分布表达式,最后以实验测量结果验证了推导结论,表明推导的合理性,对高温超导磁浮系统中用于驱动的直线电机的设计有参考作用.     

基于ANSYS的高温超导直线感应电机仿真分析

随着直线感应电机在地铁等城市轨道交通中的不断应用和高温超导带材技术的不断完善,文中提出一种新型高温超导直线感应电动机的设计思路,依据直线感应电机电磁设计原理,对高温超导直线感应电机进行了研究和设计;利用大型有限元软件ANSYS对电机的电磁场、电磁力等进行仿真,给出仿真结果;并对仿真结果进行简要说明。最后通过对普通铜绕组直线感应电机和高温超导直线感应电机的理论和仿真分析对比,验证了高温超导直线感应电机将具有更大的优越性。     

超导直线电机结构参数对性能影响

高温超导直线电机作为电磁弹射的动力核心, 需要具备稳态推力大和推力稳定性高的特点. 本文利用有限元仿真分析法, 分析了定子背铁厚度、 气隙长度、 极矩以及超导磁体内径等结构参数对电机稳态推力、 推力波动、气隙磁场垂直分量和铁心损耗的影响. 由仿真数据得出: 增大定子背铁厚度, 铁心损耗有先增大后下降的变化趋势; 极矩逐渐增大时, 稳态推力先增大后减小, 但是极矩的增大会带来电机推力波动的增大; 增大超导磁体内径, 电机稳态推力平均值升高. 结果表明本次研究达到了增大推力以及提高推力稳定性的目的, 并对后续超导直线电机结构优化提供了可靠依据.     

基于ANSYS的供电频率对高温超导直线感应电机性能影响的分析

通过对高温超导直线电机的理论分析,从内部电磁场的角度出发,研究供电频率的变化对高温超导直线电机的各项电磁性能影响。利用ANSYS有限元分析软件对电机的电磁场、电磁推力以及热损耗进行仿真,并对仿真结果进行简要说明。文中的研究结果对高温超导直线感应电机的运行参数设计提供了理论依据和分析基础。     

电枢参数对电枢超导型高温超导电机性能的影响

高温超导材料存在背景磁场依赖性和各向异性的问题,针对超导感应电机采用双层绕组结构,提出了双重镜像法建立开口矩形槽内漏磁场垂直方向和水平方向的解析模型,利用该模型研究了超导线圈在传输不同电流情况下磁场分布规律,揭示了开口矩形槽电磁结构参数对槽内超导线圈所受表面磁场的影响规律。研究结果表明,适当增大槽宽尺寸可以有效降低超导线圈表面所受最大磁场,传输电流和线圈匝数均能够近乎线性增大超导线圈表面所受最大磁场。     

高速磁浮车用高温超导直线电动机的研究综述

高温超导直线电动机采用电流密度高、磁密强的高温超导磁体代替传统直线电动机的铜绕组线圈或永磁体,在相同输出功率等级条件下能够有效减少直线电动机的重量,提高效率与电磁推力,已经成为当前热门的研究趋势.详细论述了国内外高速磁悬浮车用高温超导直线电动机的发展现状,探讨了未来超高速磁悬浮列车用直线电动机的关键技术;最后探讨了高温...     

直线电机用高温超导块材磁体作用力—磁场特性分析

本文以探究高温超导块材磁体在同步直线电机实际应用特性为目标,搭建了对磁场、三维电磁力信号同时采集的多物理场测试平台.实验探究了作为直线电机次级的高温超导块材磁体所受电磁力、俘获磁通随充磁电流、电机初级三相交流电电流幅值、频率等参数的变化规律.理论分析了高温超导块材俘获磁通在行波磁场中的衰减规律.基于所得结论,提出可有效抑制磁场衰减的方法—引入铁磁材料,并重点讨论该方法对初次级间电磁力的影响.     

含超导的多层屏蔽体磁屏蔽特性的仿真研究

基于电磁辐射的严重危害性,探索有效的电磁屏蔽方案,已经成为当前国际上迫切需要解决的问题.本文根据高磁导率铁材料和高温超导材料的电磁屏蔽特性,利用Ansoft Maxwell 3D仿真软件,建立高磁导率材料铁空心圆柱体和高温超导材料YBCO空心圆柱体及其组合的屏蔽模型,对一个空心线圈产生的磁场进行被动磁屏蔽.仿真研究了铁屏蔽体和超导屏蔽体厚度和高度对低频磁场磁屏蔽效能的影响.仿真结果表明,YBCO/Fe组合结构的屏蔽体对低频交变磁场的磁屏蔽效能比单层YBCO屏蔽体的屏蔽效能高3倍,YBCO/Fe组合结构的屏蔽体对低频交变磁场的磁屏蔽效能比单层铁屏蔽体的屏蔽效能高1.5倍,最理想磁屏蔽体结构是YBCO/Fe二层组合结构,其具有最高的磁屏蔽效能.综合利用高磁导率材料和高温超导材料等电磁屏蔽材料的特点,选择最优电磁屏蔽方案,进行电磁屏蔽新技术研究,以提高电磁屏蔽效能,对电磁兼容问题的解决具有重要的理论和应用意义.     

磁悬浮列车用超导直线开关磁阻电机设计与分析

通过引入高温超导材料,提出一种新型的超导直线开关磁阻电机结构。建立超导直线开关磁阻电机有限元仿真模型,考虑超导材料的非线性特性,搭建电机控制电路,并详细阐述控制电路实施过程。然后对计算结果进行分析,研究了超导直线开关磁阻电机的励磁电流、推力及法向力变化以及磁场分布等问题,对比分析了传统直线开关磁阻电机与超导直线开关磁阻电机的电磁力特性,结果表明了所提直线电机结构的可行性和有效性。     

应用于高速轮轨交通的高温超导同步直线电机研究

为实现高速铁路列车突破600km/h的速度极限,本文提出了一种与现有轮轨交通兼容的高温超导同步直线电机方案,并通过有限元方法建立了高温超导同步直线电机的仿真模型.设计并制作了小型实验样机,其定子由三相铜绕组与硅钢材质的铁轭构成,使用二代高温超导材料YBCO带材绕制车载磁体.通过实验方法验证了模型的有效性,并用该模型研究了高温超导线圈回路电流、线圈匝数和气隙对电机推进力和法向力等电磁力特性的影响规律.本文的研究结果为高温超导同步直线电机在轮轨交通领域中的应用提供了可行性依据.     

高温超导同步直线电机的数值仿真分析

利用Comsol Multiphysics多物理场耦合软件对单极高温超导直线电机进行有限元电磁仿真分析,首先详细介绍高温超导直线电机的二维仿真模型和计算流程,并通过计算结果和实验结果作对比的方法对该模型进行了有效性验证;利用仿真模型详细分析高温超导线圈几何参数对力学性能的影响:高温超导线圈匝数、高度对直线电机力学性能的影响;随着线圈匝数的增加,虽然最大推进力随匝数的增加而单调增加,但对应的作用力增量却随匝数的增加而逐渐减小.另外随着超导线圈高度的增加,当推进力达到一定饱和值后,继续增大线圈高度只能导致法向力的增大,却并不能带来推进力的进一步提高.最后重点讨论在高温超导带材线圈中引入铁磁材料后,铁芯和背部铁轭几何参数对直线电机作用力的影响.所得结论对高温超导直线电机的电磁结构设计具有指导意义.     

三相行波磁场中涂层超导线圈的电-磁-力特性研究

随着超导线圈在电力领域中的应用越来越广泛,该文利用有限元仿真软件对处于交变磁场中载流高温超导带材的电-磁-力特性进行了研究,通过超导体的非线性E-J本构关系和基于棱边元法的磁场强度法来求解超导线圈内的电流分布、线圈周围的磁场分布及其受到的电磁力大小等电磁特性,重点研究了在以涂层超导磁体为励磁线圈的直线牵引系统中超导线圈和三相绕组之间的电磁力大小.基于仿真结果,分析了超导线圈内电流分布随气隙的变化关系;线圈周围的磁场分布情况及其对超导线圈临界电流的影响;线圈受到的电磁力随时间和气隙的变化关系等,所得结果为高温超导直线电机的设计和应用提供参考依据.     

复合振子型大推力大行程直线超声电机特性研究

该复合振子型直线超声电机是作者提出的一种新型直线超声电机结构型式．本文叙述了该电机的基本结构和动作原理,说明了该电机产生大推力和大断电自锁力的机理,给出了所制作的原型机特性实验的结果．该原型机最大推力为１１Ｎ,最大输出功率为１．４Ｗ,正反两向性能基本一致．     

高温超导感应电机分析与仿真

将一个320kW的普通鼠笼式感应电机进行改造,分别采用两种不同的高温超导材料Bi-2223/Ag和YBCO,替代原电机的导条和端环。采用等效电路的分析方法,并结合能在较宽的电场强度与电密范围内描述超导材料特性的Weibull函数,分析超导感应电机性能。分析表明,超导感应电机的启动转矩有明显提高,且稳定后可达到同步速,稳定运行效率提高。进一步对这两种不同材料对电机的影响进行分析,表明采用YBCO的电机性能更好。最后对电机的暂态过程进行仿真。     

斯特林制冷机直线电机磁性材料模拟分析与应用

直线电机磁性材料的选择对斯特林制冷机的性能具有重要影响。应用电机电磁场理论和有限元分析方法,建立动磁式直线电机的电磁场模型,基于Ansoft Maxwell软件对几种常用磁性材料的电磁场进行有限元分析,得到了相应的电磁推力和磁感应强度分布。经过分析比较,选择铷铁硼、铁钴钒和硅钢作为电机磁性材料,研制的斯特林制冷机应用于5L深冷冰箱,获得了-150℃的低温环境,对应温度的制冷量为7W。