以二代高温超导磁体为动子的同步直线电机静动态特性仿真研究

低温物理学报 , 2016, 38(3): 54-60.

以二代高温超导磁体为动子的同步直线电机静动态特性仿真研究

李兴田 ^1, , 张涵 ^2, , 龚天勇 ^3, , 杨晨 ^4, , 王志涛 ^5, , 周鹏博 ^6, , 刘坤 ^7, , 马光同 ^8,

1.西南交通大学牵引动力国家重点实验室超导技术研究所,成都610031;西南交通大学电气工程学院,成都610031

2.西南交通大学牵引动力国家重点实验室超导技术研究所,成都610031;西南交通大学电气工程学院,成都610031

3.西南交通大学牵引动力国家重点实验室超导技术研究所,成都610031;西南交通大学电气工程学院,成都610031

4.西南交通大学牵引动力国家重点实验室超导技术研究所,成都610031;西南交通大学电气工程学院,成都610031

5.西南交通大学牵引动力国家重点实验室超导技术研究所,成都610031;西南交通大学电气工程学院,成都610031

6.西南交通大学牵引动力国家重点实验室超导技术研究所,成都,610031

7.西南交通大学牵引动力国家重点实验室超导技术研究所,成都,610031

8.西南交通大学牵引动力国家重点实验室超导技术研究所,成都,610031

基金项目: 2682014ZT26) 西南交通大学研究生创新实验实践项目(项目编号:YC201503102)资助的课题.Project supported in part by the National Natural Science Foundation of China under Grant 51475389,and by the Fundamental Research Funds for the Central Universities under Grants 2682014CX039 and 2682014ZT26,and by the Self-determined Projects of the State Key Laboratory of Traction Power under Grants 2013TPL_T05 and 2015TPL_T05,and by the Innovative Experimental Project of Southwest Jiaotong University for Graduate Student under Grant YC201503102. 中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2682014CX039 2015TPL_T05) 西南交通大学牵引动力国家重点实验室自主课题(批准号:2013TPL_T05 国家自然科学基金(批准号:51475289)

关键词：高温超导磁体 , 同步直线电机 , 有限元仿真 , 磁场分布 , 变频启动

The static and dynamic simulations of a linear synchronous motor with 2g high temperature superconducting coils as the mover

Keywords： high temperature superconducting magnet , linear synchronous motor , finite element simulation , field distribution , varying-frequency start-up

随着高温超导磁体技术的日趋成熟,本文提出了一种基于二代高温超导磁体的新型高温超导直线同步电机的电磁仿真分析方法,依据永磁同步直线电机的电磁设计原理,以二代高温超导磁体取代普通永磁体,对高温超导同步直线电机进行了仿真研究.本文首先从理论上推导了高温超导体的非线性本构关系模型,获得了仿真模拟高温超导体电磁特性的数学描述,提出了电机推力的计算方法,并建立了电机的二维仿真模型,利用电机有限元软件对电机的静动态电磁场、电磁力和启动速度等参数进行了仿真分析,之后对不同动子质量和工作频率的启动特性进行了分析.最后通过对电机变频启动特性研究,验证了最大速度变频启动方式同样适用于高温超导直线同步电机.在此仿真设计的基础上,我们成功研制了相关的实验室原理性样机.

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