高溫超導(dǎo)定子無鐵芯電機電磁場計算及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、高溫超導(dǎo)定子無鐵芯電機(HTS statorless motor)具有重量輕、比功率大、效率高等優(yōu)點，成為近年來國內(nèi)外的研究熱點。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)生強磁場，更容易制作體積小的大功率電機，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，因此無法充分發(fā)揮超導(dǎo)電機的優(yōu)勢。為了更好地利用超導(dǎo)繞組產(chǎn)生的強磁場，本文設(shè)計了一臺去除定子鐵芯的小型高溫超導(dǎo)電機，并對其進行了電磁場計算和

2、優(yōu)化設(shè)計研究。
　　本文首先闡述了超導(dǎo)電機的應(yīng)用前景，分析了超導(dǎo)電機的技術(shù)優(yōu)勢與市場需求，并介紹了高溫超導(dǎo)定子無鐵芯電機的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。介紹了高溫超導(dǎo)定子無鐵芯電機的原理與結(jié)構(gòu)，對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)定子無鐵芯感應(yīng)電機進行了初步設(shè)計。介紹了鞍形超導(dǎo)線圈的繞制方法并對超導(dǎo)電樞繞組、轉(zhuǎn)子、冷卻系統(tǒng)以及氣隙進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，最終確定高溫超導(dǎo)定子無鐵芯電機的初步設(shè)計方案。
　　然后，對初步設(shè)計的高溫超導(dǎo)

3、定子無鐵芯電機進行了電磁場計算。在經(jīng)典電磁場理論的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了采用蒙特卡羅方法計算的鞍形超導(dǎo)線圈的磁場公式，并利用有限元分析軟件Ansoft Maxwell建立了高溫超導(dǎo)定子無鐵芯電機二維瞬態(tài)場仿真模型，對高溫超導(dǎo)定子無鐵芯電機空載和負(fù)載情況下的電磁特性進行了仿真分析。
　　最后，對高溫超導(dǎo)定子無鐵芯電機初步方案進行了優(yōu)化設(shè)計，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高溫超導(dǎo)定子無鐵芯電機