超導直線電機中跑道型ReBCO激磁繞組的電磁設計與測試.pdf

1、直線電機牽引技術由于具有不受輪軌黏著力限制、爬坡能力強的特點，是目前發(fā)展新型軌道交通系統(tǒng)的熱點技術?；诔瑢w零電阻大電流的優(yōu)勢，高溫超導同步直線電機因其超導直流勵磁繞組具有強激磁能力，能克服傳統(tǒng)直線電機大氣隙下漏磁嚴重的缺點，因而在大氣隙工作條件下仍具有較高的推力輸出特性，是軌道交通列車牽引的良好選擇。作為直流勵磁繞組的高溫超導磁體是高溫超導直線電機的核心，目前其技術仍處于研究階段，尤其缺少針對涂層超導帶材奇異寬厚比的電磁特性仿真和有

2、效的低電阻帶材連接工藝。
　　本文首先進行了以三相交變銅電樞繞組為定子和涂層帶材超導直流勵磁繞組為動子的高溫超導同步直線電機的機械設計和涂層帶材及線圈的電磁特性仿真。機械設計中必須考慮涂層超導帶材最小彎曲半徑和不可彎折的特點，以防其超導性發(fā)生退化。考慮超導體非線性電阻率和奇異寬厚比，基于H法電磁場求解數(shù)學模型及均質化方法，進行了涂層超導帶材及線圈仿真模型的建立。其電磁場量呈現(xiàn)出與常規(guī)銅線圈中均勻分布截然不同的梯度分布特點。對于直流

3、通電超導線圈，其損耗主要產生于勵磁過程電流上升階段，且當勵磁速率越大時其瞬時損耗越大，為了降低勵磁過程中磁體發(fā)生失超的風險，應結合仿真結果確定出合理的勵磁速率。
　　其次，實驗研究了影響涂層超導帶材接頭性能的參數(shù)，如溫度、壓力、加熱時間等，進行了不同條件下接頭的焊接與測試。實驗結果表明，由于涂層超導帶材具有薄帶結構（厚度僅為0.1毫米），為了避免局部變形導致超導性退化同時使帶材搭接處焊料分布均勻，焊接平臺表面的平整度至關重要。建立

4、了涂層超導帶材低電阻接頭焊接平臺及工藝，平臺表面平整度小于5μm/100 mm。同時，實驗表明可以通過增加接頭搭接長度和降低焊料厚度兩個方面來降低接頭電阻值。通過對接頭微觀結構掃描分析，獲知樣品接頭處焊料完全填充于帶材之間，但呈現(xiàn)出沿寬度方向中間薄兩頭厚的特點，其主要是由于帶材自然彎曲特性造成的，表明仍有提高接頭電阻性能的空間。
　　然后，通過對比超導線圈不同繞線工藝，采用環(huán)氧浸漬濕法工藝，完成了一組涂層超導帶材線圈的繞制，采取分