高温超导磁阻电机的研究

本文针对超导磁阻电机结构并结合临界态模型,利用有限元法计算电机内部磁场和交直轴电抗,借以分析电机稳态工作特性,通过样机构造及其性能测试和分析,证实了HTS磁阻电机较传统电机能够以更小体积和重量实现更大的输出功率、更高的功率因数和效率,此项研究为百kW-MW级HTS磁阻发电/电动机研发奠定了良好的理论和实践基础.     

高温超导磁阻电机的研究

本文针对超导磁阻电机结构并结合临界态模型，利用有限元法计算电机内部磁场和交直轴电抗，借以分析电机稳态工作特性，通过样机构造及其性能测试和分析，证实了HTS磁阻电机较传统电机能够以更小体积和重量实现更大的输出功率、更高的功率因数和效率，此项研究为百kW-MW级HTS磁阻发电／电动机研发奠定了良好的理论和实践基础．     

空芯大气隙高温超导直线电机电磁力实验研究

直线电机是一种无需中间传动装置而直接将电磁力转换为线性运动的特种电机,在交通运输领域具有广泛的应用前景.将高温超导技术与电机理论相结合,能够有效利用超导材料的强载流能力与高场特性提高直线电机的输出能力.本文提出了一种应用于超导磁悬浮列车牵引的空芯高温超导直线电机,首先建立空芯高温超导直线电机的二维有限元模型对电机结构参数进行初步探索,并完成了超导直线电机样机的设计与制作.通过搭建实验测试平台完成了空芯高温超导直线电机定子磁场和电磁力的实验测试.有限元计算结果与实验数据有较好的一致性,验证了模型的有效性,并利用该模型研究了定子电流,超导线圈电流以及电机气隙对电机推进力输出的影响.本文的相关成果将促进超高速磁浮交通领域关键驱动技术的研究与发展.     

次级结构参数对高温超导直线感应电机电磁特性的影响

次级结构参数对高温超导直线感应电机电磁特性具有重要的影响。分别对次级导电板的材料和厚度对高温超导直线感应电机电磁特性的影响进行研究分析。首先复合次级结构包括导电板和导磁板,分别选择铝板和铜板作为导电板,背铁材料作为导磁板,分别对两种材料在电磁推力、垂向力以及高温超导绕组所受最大垂直场方面做了分析,最终选择了铝铁复合次级结构。然后针对铝铁复合次级特性,通过改变铝板的厚度,来研究铝板的厚度对电磁推力、垂向力、超导绕组所受最大垂直场以及最大通电电流等参数的影响。分析结果表明合适的次级板材料和结构有利于改善高温超导直线感应电机的综合性能。     

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。     

极低反射率光控高温超导开关的研究

提出了一种能够实现极低反射率的光控高温超导开关的新结构-微带直线结构,并提出实现此结构的新方法-辐照均匀法。理论分析、仿真数据和可行性验证实验都表明,光控高温超导开关采用辐照均匀法和微带直线结构,可以有效地扩大超导开关光辐照通断点的受辐射面积;因光束光强分布更加均匀,使通断控制性能更高;微带直线结构使得特性阻抗变化完全消失,具有极低的反射率;利用光学元件能够有效控制激光光束直径的特点,使微带线宽指标设计更加灵活,光控超导开关的适应面更广。     

高温超导电机研究进展

高温超导电机具有效率高,体积小和重量轻等优点,是高温超导材料最重要的应用方向之一.本文将对高温超导电机的特点,超导电机的发展历史,高温超导电机的主要类型及其发展现状进行系统介绍.其中,同步电机的转子工作在直流状态,可以极大的减小交流损耗,是高温超导电机研究的重点,同极直流电机、磁阻电机、爪极直流电机和感应同步电机等新类型高温超导电机也在不断发展.二代高温超导材料近年来取得了快速发展,采用二代高温超导材料有望大幅度降低超导电机的材料成本和制冷成本.     

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。     

Sr2RuO4超导转变温度附近c方向磁阻行为研究

测量了Sr2RuO4正常态和超导转变温度附近(T=1.5K,4.0K,6K)c方向的磁阻,通过对正常态磁阻分析获得了Sr2RuO4在温度4K和6K下的平均自由程.通过超导涨落分析获得了Sr2RuO4的超导特性参数ξab(0)和ξc(0).     

磁控式超导开关在SMES中的运用研究

超导开关是SMES系统稳定闭环运行的关键设备,通过对磁控式超导开关原理研究,分析超导开关的工作特性,运用PSCAD和ansoft软件,建立具有超导开关的闭环运行SMES系统,进一步研究磁控式超导开关和SMES系统的配合,为磁控式超导开关的设计提供参考。     

有铁心超导电机阻尼屏蔽系统性能分析

有铁心超导电机边界条件复杂、磁场计算易受铁心饱和影响,且电机等效参数与频率、阻尼屏蔽系统(DSS)的材料和结构有关,导致已有解析法在分析此类电机DSS性能方面受到限制.本文将励磁绕组等效为探测线圈,基于时谐场有限元法分析了交变磁场在励磁绕组中的感应电流的变化情况,并基于此计算了DSS的屏蔽系数;将时域法引入到超导电机直轴和交轴超瞬态参数的计算,分析了超导电机接入无穷大电网时电机的阻尼特性.以一台500kW有铁心超导电机为例,分析了影响DSS性能的因素,计算结果表明,电导率高、厚度大的DSS对交变磁场的屏蔽性能更好,但其阻尼性能却较差.因此,为了获得DSS的最佳的性能,对其屏蔽系数和阻尼性能的准确计算和综合考量是十分重要的.     

一种基于迈斯纳效应的超导电机

超导电机是基于低温环境下超导体迈斯纳效应应用的一种新型旋转电机.该电机有常规电机无法比拟的优良特性:具有高速,结构简单和低损耗的特点.近年来得到发展,特别是在航空,航海,卫星等高科技领域的应用.本文讨论了应用迈斯纳效应的超导电机的工作原理,电机的设计方案.着眼于工程制造,应用有限元方法针对电机设计进行了可行性分析,并对电机性能进行了理论评估.     

超导体在低温液体泵中的应用研究与发展现状

由于低温液体泵固有的低温工作环境可为超导材料提供冷却条件而省去制冷系统,将超导材料应用于低温液体泵具有显著优势。本文针对高可靠性低温液体泵在低温流体输送中的应用需求,介绍了传统低温液体泵的应用背景及其存在的问题; 总结了国内外超导技术应用于低温液体泵的研究现状,详细讨论了低温泵用超导电机、低温泵用超导磁悬浮轴承和其他结构超导低温泵的研究热点和发展趋势; 在此基础上,提出一种轴向磁通盘式电机驱动的超导磁悬浮低温潜液泵。其离心泵叶轮和盘式电机转子在超导磁悬浮轴承系统的悬浮支撑下可实现无接触转矩传动和无摩擦旋转运行,该新型结构超导磁悬浮低温潜液泵在结构上具有独特优势,其研发对推动超导低温液体泵技术具有促进作用。     

一种基于迈斯纳效应的超导电机

超导电机是基于低温环境下超导体迈斯纳效应应用的一种新型旋转电机．该电机有常规电机无法比拟的优良特性：具有高速，结构简单和低损耗的特点．近年来得到发展，特别是在航空，航海，卫星等高科技领域的应用．本文讨论了应用迈斯纳效应的超导电机的工作原理，电机的设计方案．着眼于工程制造，应用有限元方法针对电机设计进行了可行性分析，并对电机性能进行了理论评估．     

基于迈斯纳效应超导电机的设计与电磁结构分析

本文对低温超导体在低温环境下表现出的迈斯纳效应进行了分析,并将这一现象产生的抗磁特性应用于电机驱动,设计出一种定子位于转子内部的超导电机。文章还阐述了电机的工作原理,结构设计方案。针对一种两相驱动的结构设计方案进行了电磁结构分析,得到具体的电机特性参数。     

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.     

基于Maxwell/RMxprt的超导电机设备参数特性分析

与常规电机相比,超导电机具备功率密度和体积优势。当今,实际制作超导电机的成本非常巨大,若设计有误,会给设计方和开发方造成巨大的经济损失。而Maxwell仿真软件的RMxprt模块,可以利用可视化模窗口模拟出超导电机的尺寸和电磁特性,以及各项性能参数,得到的计算结果可以为超导电机设计提供有效参考,降低设计时间与成本。提供了超导电机的主要流程,可以较为清晰地分析超导电机性能变化的规律,为最佳方案设计提供可信参考。并解决了电机效率低下,避免磁场饱和过剩等问题。     

温度与外加磁场对近零介电常数区超导材料光学特性的影响研究

基于二流体模型,对三种结构模型就温度及外加磁场对超导材料光学特性的影响进行了研究.由于超导材料的折射率依赖于温度及外加磁场,超导材料的光学特性也随之变化.分析结果表明,TE波和TM波随温度与外加磁场的变化是一致的.在确定的温度下,超导材料光学特性随外加磁场的增加单调变化.但在确定的外磁场下,存在一转折温度,以该转折温度为分界点,超导材料的光学特性随温度表现出不同的变化规律.     

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.     

超导开关研究和应用综述

超导开关是实现超导磁体闭环运行的关键部件,也称为持续电流开关(PCS),使超导磁体具有极高的磁场稳定度,广泛应用于核磁共振成像(MRI)、核磁共振谱仪(NMR)、磁浮列车、超导储能系统等技术领域. 文中介绍了超导开关的工作原理和结构组成,综述了用于超导磁体的三类主要超导开关的研究发展现状,比较分析了各自的特点和优势,为...