高溫超導電機具有高可靠性、高功率密度和高效率的優(yōu)勢。但傳統(tǒng)上超導電機大部分都是在轉子結構上采用超導線圈或超導塊材來發(fā)揮永磁體的作用,在電機高速運行時轉子上的高溫超導線圈或塊材會承受較大的離心力,導致超導材料臨界電流下降,影響超導電機的性能,此外轉子冷卻系統(tǒng)需采用動密封結構,導致電機的結構進一步復雜化而限制了轉子的高速運行。本文提出了一種電樞超導型高溫超導感應電機可以解決這些問題,實現(xiàn)高功率密度、高效率、冷卻簡單和成本低的需求。圍繞該高溫超導感應電機的電磁機理、參數(shù)分析、超導繞組交流損耗、設計原理及系統(tǒng)結構、結構優(yōu)化設計等開展了深入的研究。全文的主要內容如下:針對高溫超導感應電機中由于采用非線性超導材料導致傳統(tǒng)電機矢量分析法準確性存疑的問題,本文提出了 LR電路微分方程數(shù)值解法研究高溫超導感應電機的電磁機理。針對高溫超導材料電磁本構關系,揭示了高溫超導材料的電阻率變化規(guī)律,研究了高溫超導體的磁場透入和電流分布的規(guī)律特點;結合超導材料E-J法則,推導出了定子電流和轉子電流的常微分方程LR形式,采用了歐拉法解常微分方程的辦法對微分方程組進行離散化,得到了電機定子電流和轉子電流的離散化形式;結... 

【文章來源】：北京交通大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 高溫超導電機低溫保持系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外低溫保持系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內低溫保持系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
    1.3 高溫超導電機的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外高溫超導電機的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內高溫超導電機的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究內容
2 高溫超導感應電機LR電路模型分析與計算
    2.1 高溫超導帶材的電磁特性
        2.1.1 高溫超導體等效電阻率
        2.1.2 高溫超導體的磁場透入
        2.1.3 高溫超導體的電流分布
    2.2 高溫超導感應電機LR電路模型
        2.2.1 轉子超導型高溫超導感應電機LR電路模型
        2.2.2 電樞超導型高溫超導感應電機LR電路模型
        2.2.3 全超導型高溫超導感應電機LR電路模型
    2.3 本章小結
3 電樞結構參數(shù)對電樞超導型高溫超導感應電機性能的影響
    3.1 高溫超導材料臨界電流各向異性
    3.2 超導電機定子槽內漏磁場的特性分析
    3.3 電樞結構參數(shù)對槽內超導線圈表面磁場的影響規(guī)律
        3.3.1 超導線圈位置對線圈表面磁場的影響
        3.3.2 開口矩形槽尺寸對線圈表面磁場的影響
        3.3.3 傳輸電流和匝數(shù)對線圈表面磁場的影響
    3.4 本章小結
4 電樞超導型高溫超導感應電機超導繞組交流損耗研究
    4.1 高溫超導材料的交流損耗模型
        4.1.1 高溫超導材料自場下的交流損耗
        4.1.2 高溫超導材料垂直交變外磁場下交流損耗
        4.1.3 高溫超導材料平行交變外磁場下交流損耗
    4.2 高溫超導線圈交流損耗特性分析
        4.2.1 高溫超導線圈的結構
        4.2.2 高溫超導線圈的載流特性
        4.2.3 高溫超導線圈的交流損耗模型
        4.2.4 高溫超導線圈的交流損耗數(shù)值計算
    4.3 減小高溫超導電機超導繞組交流損耗的方法
    4.4 本章小結
5 電樞超導型高溫超導感應電機設計
    5.1 電樞超導型高溫超導感應電機提出
    5.2 電樞超導型高溫超導感應電機的結構
    5.3 電樞超導型高溫超導感應電機電磁設計
        5.3.1 定子結構設計
        5.3.2 轉子結構設計
        5.3.3 超導感應電機電磁設計
    5.4 電樞超導型高溫超導感應電機運行性能分析
    5.5 本章小結
6 電樞超導型高溫超導感應電機的制作與繞組實驗研究
    6.1 電機各部件的制作
        6.1.1 定子制作
        6.1.2 轉子制作
        6.1.3 超導線圈制作
        6.1.4 低溫保持系統(tǒng)制作
    6.2 高溫超導磁體性能測試
        6.2.1 高溫超導帶材和線圈臨界電流的測試
        6.2.2 高溫超導帶材和線圈交流損耗的測試
    6.3 本章小結
7 電樞超導型高溫超導感應電機的電磁結構優(yōu)化
    7.1 定子有鐵芯結構優(yōu)化
    7.2 定子無鐵芯結構優(yōu)化
    7.3 本章小結
8 結論與展望
    8.1 全文結論
    8.2 展望
參考文獻
作者簡歷及攻讀博士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3033608