本文關(guān)鍵詞：超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的電磁特性仿真與實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著電機(jī)理論、控制方法的迅速發(fā)展和材料性能的不斷提高以及高性能元器件加工能力的不斷增強(qiáng),直線電機(jī)得到了迅速的發(fā)展。特別是近幾年來,由于大推力、高精度以及高速度直線驅(qū)動系統(tǒng)的需要,使直線電機(jī)較旋轉(zhuǎn)電機(jī)的優(yōu)勢更為突出,其研究也逐漸成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。與此同時(shí),超導(dǎo)材料的發(fā)展也呈現(xiàn)日新月異的態(tài)勢,觸發(fā)了研究高溫超導(dǎo)直線電機(jī)的熱潮。針對永磁線性牽引電機(jī)磁場較小且具有易吸附鐵磁性物質(zhì)的缺點(diǎn),本文設(shè)計(jì)了以高溫超導(dǎo)線圈磁體為動子的線性牽引電機(jī),并進(jìn)行了相關(guān)的電磁特性研究。為研究以高溫超導(dǎo)線圈磁體為動子的線性牽引電機(jī)的可行性和優(yōu)越性,本文從仿真和實(shí)驗(yàn)的角度出發(fā),結(jié)合高溫超導(dǎo)體的E-J本構(gòu)關(guān)系,建立了考慮高溫超導(dǎo)體電阻率強(qiáng)非線性現(xiàn)象的計(jì)算方程,搭建了高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的有限元仿真模型以及對應(yīng)的高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)實(shí)驗(yàn)及測試平臺。此外,為解決動子高溫超導(dǎo)線圈采用接觸供電方式而產(chǎn)生的問題,構(gòu)建了高溫超導(dǎo)勵(lì)磁線圈無線充電系統(tǒng)的有限元仿真模型和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測試裝置。對于高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的有限元仿真,建立了考慮高溫超導(dǎo)帶材強(qiáng)電阻率非線性現(xiàn)象的有限元仿真模型,研究了超導(dǎo)直線電機(jī)的磁場分布情況、推力隨氣隙高度變化規(guī)律以及最大帶負(fù)載能力與最大直接啟動頻率,并與永磁線性牽引電機(jī)進(jìn)行了對比研究,驗(yàn)證了高溫超導(dǎo)帶材能有效提高直線電機(jī)性能這一結(jié)論。分析了超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的變頻啟動,肯定了等時(shí)-頻變頻啟動法對高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的有效性。對于高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究,比較了不同氣隙高度下最大推力的仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果,驗(yàn)證了有限元仿真模型的有效性,測試了初級繞組電壓恒定時(shí)直線電機(jī)推力隨頻率的變化關(guān)系以及恒壓頻比條件下的推力隨頻率的變化關(guān)系,肯定了恒壓頻比能實(shí)現(xiàn)線性牽引電機(jī)勻加速啟動的有效性以及在低頻時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高電壓與頻率比值的結(jié)論,并從實(shí)驗(yàn)的角度證實(shí)了以高溫超導(dǎo)線圈磁體為動子的線性牽引電機(jī)的可行性。對于高溫超導(dǎo)勵(lì)磁線圈無線充電系統(tǒng),采用有限元軟件COMSOL對多源線圈陣列的無線供電進(jìn)行了研究,分析了不同陣列系統(tǒng)的電磁場分布情況以及接收電壓情況,確定了一種最佳的線圈排列方式以及線圈間距,研究表明：當(dāng)源線圈呈線性陣列排布且間距合理時(shí),即使接收端在準(zhǔn)靜態(tài)過程中也可以實(shí)現(xiàn)電壓的穩(wěn)定接收,且電壓波動極小,并通過實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證了這一結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：線性牽引電機(jī) 高溫超導(dǎo)體 超導(dǎo)線圈磁體 變頻啟動 有限元仿真 無線能量傳輸
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM359.9
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及研究意義10-12
• 1.1.1 線性牽引電機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢10
• 1.1.2 高溫超導(dǎo)帶材發(fā)展歷程及其制備10-11
• 1.1.3 高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢11-12
• 1.2 直線電機(jī)國內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本論文主要研究內(nèi)容14-16
• 第2章 高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的設(shè)計(jì)16-25
• 2.1 線性牽引電機(jī)的分類16-17
• 2.1.1 按結(jié)構(gòu)型式分類16-17
• 2.1.2 按功能用途分類17
• 2.1.3 按工作原理分類17
• 2.2 高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的工作原理17-18
• 2.3 高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的啟動方法分析18-20
• 2.3.1 異步啟動18-19
• 2.3.2 自啟動19
• 2.3.3 輔助電機(jī)啟動19
• 2.3.4 變頻啟動19-20
• 2.4 高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20
• 2.5 初級結(jié)構(gòu)確定20-21
• 2.6 次級超導(dǎo)線圈設(shè)計(jì)和氣隙高度選取21-24
• 2.6.1 次級勵(lì)磁超導(dǎo)線圈設(shè)計(jì)21-23
• 2.6.2 氣隙高度確定23-24
• 2.7 小結(jié)24-25
• 第3章 高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的仿真研究25-41
• 3.1 有限元分析軟件概述25-27
• 3.1.1 電機(jī)的分析方法介紹25
• 3.1.2 MAGNET軟件介紹25-26
• 3.1.3 高溫超導(dǎo)體的數(shù)值模型26
• 3.1.4 有限元的計(jì)算方法26-27
• 3.2 超導(dǎo)線性牽引電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和三維模型27-29
• 3.3 堵轉(zhuǎn)仿真29-32
• 3.4 動態(tài)仿真32-37
• 3.5 高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)變頻啟動研究37-40
• 3.6 小結(jié)40-41
• 第4章 高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)實(shí)驗(yàn)研究41-49
• 4.1 高溫超導(dǎo)直線電機(jī)測試實(shí)驗(yàn)裝置41-45
• 4.1.1 高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)樣機(jī)41-42
• 4.1.2 供電部分介紹42-43
• 4.1.3 測試設(shè)備43-45
• 4.2 高溫超導(dǎo)線性牽引電機(jī)實(shí)驗(yàn)研究45-48
• 4.2.1 堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)45-48
• 4.2.2 動態(tài)特性研究48
• 4.3 小結(jié)48-49
• 第5章 高溫超導(dǎo)勵(lì)磁線圈的無線充電49-64
• 5.1 超導(dǎo)勵(lì)磁線圈的供電方案技術(shù)優(yōu)勢49
• 5.2 磁耦合諧振式無線電能傳輸方案研究49-51
• 5.2.1 無線傳能的基本原理和研究現(xiàn)狀49-51
• 5.3 磁耦合諧振式無線傳能實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)51-54
• 5.4 無線傳能系統(tǒng)仿真模型54-55
• 5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果驗(yàn)證55-58
• 5.6 多源線圈陣列諧振式無線能量傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究58-62
• 5.6.1 單一源線圈、單一接收線圈研究58-59
• 5.6.2 多源線圈直線陣列、單一接收線圈研究59-62
• 5.7 小結(jié)62-64
• 結(jié)論64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研成果72-74

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