高溫超導環(huán)型儲能磁體的電磁結構分析與研究.pdf

1、現(xiàn)今世界能量消耗巨大，尋找并使用新能源迫在眉睫。大容量，穩(wěn)定的超導磁儲能由此成為萬眾矚目的研究焦點。超導磁體作為儲能系統(tǒng)的核心部分，有螺管型，環(huán)型和組合型三種基本類型。隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，儲能量為兆焦級的大容量環(huán)型磁體已越來越多的被設計研究。由于超導磁體運行在大電流下會產(chǎn)生一定的漏磁場以及大的電磁力，這對磁體周圍的設備以及人身安全，甚至磁體本身都有較大危害。環(huán)型磁體的復雜結構特性對環(huán)型磁體本身的磁場和電磁力造成很大影響。因此，探討環(huán)

2、型磁體的結構與漏磁大小和應力分布的關系規(guī)律將有重要的技術和經(jīng)濟意義。
　　本文首先給出課題的研究背景及意義，接著對超導的基本性質(zhì)及超導磁儲能系統(tǒng)的構成和原理進行介紹，然后對環(huán)型磁體的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行說明。
　　其次，給出環(huán)型磁體線圈的磁場分析理論基礎。詳細分析環(huán)型磁體的單元線圈和整體模型的磁場分布情況，并對有限元法和ANSYS有限元分析軟件進行介紹。
　　再次，利用ANSYS有限元軟件對儲能量為1MJ的單元線圈數(shù)目為

3、4的環(huán)型磁體進行漏磁場仿真，分析不同結構參數(shù)下的漏磁分布情況。具體包括分析環(huán)型磁體結構，選取超導帶材，建立磁體模型，剖分網(wǎng)格，計算和加載電流密度，求解磁體在不同的結構參數(shù)取值下的漏磁場。根據(jù)仿真結果分析磁體的磁感應強度分布規(guī)律，給出磁體在不同半徑及高度參數(shù)時漏磁場的規(guī)律變化圖。
　　然后，利用順序耦合法進行磁體的電磁結構耦合分析，探討環(huán)型磁體的結構參數(shù)與應力分布的關系。具體包括磁體的受力分析，支撐結構材料的選取，磁體和支撐結構模型