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《中国科学院研究生院(电工研究所)》 2004年
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超导块材脉冲磁化研究及超导永磁同步电机性能仿真

霍海宽  
【摘要】:高温超导块材引入了强的磁通钉扎中心,可以俘获大量的磁通;磁通跳跃场很高,比低温超导体大1~2个数量级,具有更好的磁稳定性;这些因素奠定了HTS块材制作强磁场永磁体的物理基础。为了获得磁场,我们首先要对超导块材进行充磁,脉冲充磁方法简单、充磁速度快,损耗小,脉冲持续时间由电路参数决定,被认为是最有可能在实际应用中磁化超导块材的方式。 我们运用磁通蠕动流动模型结合麦克斯韦电磁场方程从理论上模拟了单脉冲磁化后超导块材的剩磁分布,并且进行了相应的实验验证,理论和实验基本上符合。理论研究表明脉冲磁化过程中会产生大量的热并且导致温度的升高,温度最高处是在靠近超导块材边缘的地方,温度的升高导致块材电流密度的减小,进而使俘获磁场减小。 单脉冲充磁的效果与外磁场的幅值密切相关,当外磁场不是足够高时,磁化后块材磁场不能饱和,此时磁场中心存在一个凹陷,磁场的均匀性很差。如果外磁场超过一定的幅值,磁化产生的热量将起到决定性作用,这时的超导块材的剩磁将随着外磁场的峰值的增大而减小,并且由于急剧的温升产生很大的热应力使块材碎裂。通过铁轭和多脉冲技术可以使块材的俘获磁场接近永磁体;通过环氧树脂注入技术可以增加块材的强度,防止块材的碎裂。 当单块超导块材的磁场无法满足要求时,我们可以将块材进行叠加,垂直叠加可以增加轴向磁场,而平行摆放对于轴向磁场的影响很小。 我们将脉冲磁化以后的超导块材进行叠加,用作超导永磁同步电机上的永磁体,并且用ansoft软件进行了仿真,仿真结果表明电机可以在同步速上稳定运行。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(电工研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TM351

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