高溫超導(dǎo)定子無(wú)鐵芯電機(jī)電磁場(chǎng)計(jì)算及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、高溫超導(dǎo)定子無(wú)鐵芯電機(jī)(HTS statorless motor)具有重量輕、比功率大、效率高等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。高溫超導(dǎo)帶材的載流能力要比普通銅導(dǎo)線高幾十倍，使用高溫超導(dǎo)繞組能夠產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)，更容易制作體積小的大功率電機(jī)，但是受鐵芯中磁通飽和現(xiàn)象的限制，使得超導(dǎo)繞組中的電流不能夠太大，因此無(wú)法充分發(fā)揮超導(dǎo)電機(jī)的優(yōu)勢(shì)。為了更好地利用超導(dǎo)繞組產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)，本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)去除定子鐵芯的小型高溫超導(dǎo)電機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行了電磁場(chǎng)計(jì)算和

2、優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。
　　本文首先闡述了超導(dǎo)電機(jī)的應(yīng)用前景，分析了超導(dǎo)電機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與市場(chǎng)需求，并介紹了高溫超導(dǎo)定子無(wú)鐵芯電機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。介紹了高溫超導(dǎo)定子無(wú)鐵芯電機(jī)的原理與結(jié)構(gòu)，對(duì)去除定子鐵芯并且電樞繞組采用鞍形超導(dǎo)線圈的高溫超導(dǎo)定子無(wú)鐵芯感應(yīng)電機(jī)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。介紹了鞍形超導(dǎo)線圈的繞制方法并對(duì)超導(dǎo)電樞繞組、轉(zhuǎn)子、冷卻系統(tǒng)以及氣隙進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最終確定高溫超導(dǎo)定子無(wú)鐵芯電機(jī)的初步設(shè)計(jì)方案。
　　然后，對(duì)初步設(shè)計(jì)的高溫超導(dǎo)

3、定子無(wú)鐵芯電機(jī)進(jìn)行了電磁場(chǎng)計(jì)算。在經(jīng)典電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了采用蒙特卡羅方法計(jì)算的鞍形超導(dǎo)線圈的磁場(chǎng)公式，并利用有限元分析軟件Ansoft Maxwell建立了高溫超導(dǎo)定子無(wú)鐵芯電機(jī)二維瞬態(tài)場(chǎng)仿真模型，對(duì)高溫超導(dǎo)定子無(wú)鐵芯電機(jī)空載和負(fù)載情況下的電磁特性進(jìn)行了仿真分析。
　　最后，對(duì)高溫超導(dǎo)定子無(wú)鐵芯電機(jī)初步方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要研究了轉(zhuǎn)子槽數(shù)、鞍型超導(dǎo)線圈的匝數(shù)、彎曲半徑、超導(dǎo)繞組排列方式以及氣隙大小對(duì)高溫超導(dǎo)定子無(wú)鐵芯電機(jī)