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1、上海电机学院毕业设计（论文）开题报告课题高温超导同步电动机性能仿真及研究学院（系）电气学院专业电机电器智能化年级BG1105学号111001420542姓名邵力导师李全峰定稿日期：2015年3月9日.高温超导同步电动机性能仿真及研究摘要：20世纪90年代初,随着高温超导(HTS)材料实用特性的改善,高温超导电机技术逐渐发展起来。已研制的高温超导电机包括高温超导直流电机、同步电机、异步电机、直线电机,以及高温超导磁阻、磁滞、永磁电机。尤其是从21世纪初开始,该技术得到了快速发展,取得了一系列重大成果。本文研究了超导材料以及高温
2、超导同步电动机的性能特点，总结了HTS电机的优点，及用Ansoft软件进行电磁仿真研究，对比与常用电机电磁特性有何不同。为以后超导电机研究打下良好基础。关键词：高温超导,高温超导材料,同步电动机，1文献综述超导现象的发现与极低温度的探索有着密切的联系，而极低温度的获得是从气体液化技术开始的。热力学的发展使人们对低温的获得和存在绝对温度的思想产生了重大的影响。此时人们注意到纯金属的电阻随温度的降低而减少的现象。1902年，开尔文认为随着温度的降低，电子将凝结在金属原子上，使金属的电阻变得无限大。随后昂内斯认为电阻先随温度降低到
3、一个极小值，然后开始加大，并会在绝对零度时变为无穷大。1986年,高临界温度的氧化物超导体的发现,为超导电机的实用化展现了新的前景。早在1987年,美国电力研究院(ElectricPowerResearchInsttute,简为EPRI)就委托RelianceElectric公司就高温超导(HTS)技术在工业电机领域应用的可能性进行研究[1]。20世纪90年代初,他们就先后试制了25W的小型HTS直流电动机[2]和1.5kW(2hp)、3.7kW(5hp)的HTS同步电动机[3]。到目前为止,美国已经先后成功研制了5MW(6
4、500hp)的HTS同步电动机[4]和100MW的HTS同步发电机[5],36.5MW(49000hp)的HTS同步电动机正在组装中[6]。与此同时,德国西门子也先后研制出了400kW(550hp)和4MW(5200hp)的HTS同步电动机/发电机[7-8]。近年来,澳大利亚和新西兰合作开发了一台2MW、20r/min的低转速HTS涡轮发电机[9]。韩国则试制了一些小型的HTS异步电动机和发电机[10-11]。此外,其他类型的HTS电动机也获得了不同程度的发展。俄罗斯和德国从上世纪90年代中期开始合作,先后开发出了一系列的H
5、TS磁阻、磁滞和永磁电动机[12-13],输出功率在0.5~150kW之间。中国也开发了一些小型的HTS磁阻电动机和永磁电动机[14-15]。同时,HTS直线电动机在日本、美国等国家也得到了一定的发展[16-19]。随着HTS技术的发展,HTS材料性能的提高,以及大功率电力电子器件和电机交流调速技术的成熟,使超导交流电力推进获得人们的青睐。HTS交流电机的最普遍形式为HTS同步电动机。美国最早开始HTS同步电动机的研究,并已研制出了一系列不同规模尺寸的样机,尤其以舰船推进用的HTS同步电动机为其发展重点。此外,德国、韩国、日
6、本等也纷纷开展了HTS同步电动机的探索与研究,成果显著。目前,各国已研制出的HTS同步电动机如表1所示。.表1已经研制出的HTS同步电动机国家额定功率基本参数HTS材料研制年份美国1.5kW(2hp)2极3600r/min多芯复合BSCCO线圈19933.7kW(5hp)4极1800r/min多芯复合BSCCO线圈199392kW(125hp)4极1800r/min多芯复合B-i2223/Ag线圈1995735kW(1000hp)4极1800r/min多芯复合BSCCO带20003.7MW(5000hp)4极1800r/mi
7、n多芯复合BSCCO线20015MW(6500hp)6极230r/min多芯复合BSCCO带2003德国400kW(550hp)4极1800r/minB-i2223/Ag带20014MW(5500hp)2极3600r/minB-i2223带2005韩国3kW(4hp)4极1800r/minB-i2223/Ag带200173.5kW(100hp)4极1800r/min不锈钢加强B-i2223带2002日本3.1kW(4hp)8极720r/minGd-Ba-Cu-O块材磁体2005芬兰1.5kW(2hp)4极1500r/minB
8、-i2223/Ag线圈19972选题背景及其意义建立在电磁计算基础上的Ansoft软件，为设计工程师们提供了精确、快速、高效的设计平台。在现代通讯系统、雷达、计算机、天线、高速PCB、集成电路、封装、连接器、光电网络、电机、开关电源、机电系统、汽车传动系统设计和复杂EMI/EMC仿真中，A
