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超导同步转子技术研究及应用进展

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:虽然仅有不多的几台超导电机在运行,但超导电动机、发电机和同步调相机的研究已经超过40年了,特别是美国、德国和日本[1~3]。在超导电动机和发电机、核物理中的大功率超导磁铁以及热核聚变反应线圈这几方面的研究工作的进展,随着许多设计、制造样机和研发工作积累的经验,提供了大型线圈绝缘结构和所用材料承受应力方面的知识。高磁通稀土永磁的发展或许为某些型式的超导转子提供了一个替代方案的选择。

超导同步转子技术研究及应用进展

虽然仅有不多的几台超导电机在运行,但超导电动机发电机和同步调相机的研究已经超过40年了,特别是美国、德国日本[1~3]。付出努力最多的研究是开发同步电动机和发电机的超导转子绕组。早期的转子设计采用“冷”超导导线,线圈用铌-锡金属间互化物(Nb·Sn)制造,在4K下运行。被称为高温超导体(HTS或高TC材料),即在氮气呈液态的温度77K以上具有超导性能的材料,在1986年开发成功,激励了采用这种材料制造电动机和发电机的研究工作的进展。

至今制成的大多数这种电机具有很高的气隙磁通密度,要求使用空气隙定子绕组,而且不是超导体的。这种发电机的定子没有为制造线圈槽而常见的齿,但是保留了叠片铁心以控制磁通的路径。

这种转子绕组的绝缘,以及旋转磁场的电的和机械应力,都要求控制在很低的温度下运行。由于这些电机的生产规模太小,电机的绝缘还没有标准化。(www.xing528.com)

在超导电动机和发电机、核物理中的大功率超导磁铁以及热核聚变反应线圈这几方面的研究工作的进展,随着许多设计、制造样机和研发工作积累的经验,提供了大型线圈绝缘结构和所用材料承受应力方面的知识。目前方兴未艾的研发是用于军舰和各种工业用途的不同转速的超导推进电动机,功率范围从5000~50000hp不等[3]。这些工作面临巨大的材料和设计方面的挑战。高磁通稀土永磁(见第1.1.4节)的发展或许为某些型式的超导转子提供了一个替代方案的选择。

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