高温超导电机阻尼屏蔽系统研究

基本信息
批准号:51377151
项目类别:面上项目
资助金额:85.00
负责人:夏东
学科分类:
依托单位:中国科学院电工研究所
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:熊斌,张超,张文峰,郭亮,黄欣
关键词:
损耗计算参数优化高温超导电机阻尼屏蔽系统耦合场分析
结项摘要

High-temperature superconducting(HTS)machine has the advantages of a small size, light weight, compact, high power density and efficiency, large limit capacity, good stability, etc., therefore it is recognized as one of the new electrical machine with business competitiveness in the near future. Damping and shielding system is a special unique structure and one of the key components of superconducting machine. Its role is to reduce the influence of the alternating magnetic field on the superconducting coil, to ensure its work in the superconducting state, and to improve the machine efficiency. Meanwhile, it damped oscillation of the rotor, so that the superconducting machine can operate stably. To combine the characteristics of offshore wind turbines and other high-temperature superconducting machine, the project intends to establish electromagnetic field, temperature field, stress field coupling analysis model for the damping and shielding system with multi-layer screen drum as well as a field - circuit coupling analysis model, combined with the high-temperature superconductivity strip characteristics, to analyze the shielding effectiveness of the damping and shielding system with multilayer screen drum, damping capacity, the impact on high temperature superconducting coil excitation regulator and AC loss, the force of the thin-walled cylinder, and the impact of thin-walled cylinder strayloss on cryogenic refrigeration system. The research project will further improve the superconducting the machine damping and shielding systems analyze and design theory, and pave the way for the HTS machine design.

高温超导电机有着体积小、重量轻、结构紧凑、功率密度和效率高、极限容量大、稳定性好等优点,被公认为是在不久的将来具有商业竞争力的新型电机之一。阻尼屏蔽系统是超导电机所独具的特殊结构和关键部件之一,它的作用是减少交变磁场对超导线圈的影响,以保证其工作在超导状态,并提高电机效率;同时,它对转子的振荡起阻尼作用,使超导电机能够稳定运行。本项目拟结合海上风力发电机等高温超导电机的工作特点,建立多层屏筒式阻尼屏蔽系统的电磁场与温度场或应力场的耦合分析模型以及场-路耦合分析模型,结合高温超导带材特性,分析多层屏筒式阻尼屏蔽系统的屏蔽效能、阻尼能力、对高温超导线圈励磁调节和交流损耗的影响、各薄壁筒的受力情况、以及各薄壁筒中的杂散损耗对低温制冷系统的影响。本项目的研究成果将进一步完善超导电机阻尼屏蔽系统的分析和设计理论,并为高温超导电机设计提供铺垫。

项目摘要

高温超导电机有着体积小、重量轻、结构紧凑、功率密度和效率高、极限容量大、稳定性好等优点,被公认为是在不久的将来具有商业竞争力的新型电机之一。阻尼屏蔽系统是超导电机所独具的特殊结构和关键部件之一,它的作用是减少交变磁场对超导线圈的影响,以保证其工作在超导状态,并提高电机效率;同时,它对转子的振荡起阻尼作用,使超导电机能够稳定运行。.本项目结合海上风力发电机等高温超导电机的工作特点,建立了多层屏筒式阻尼屏蔽系统的稳态和瞬态电磁场解析法和有限元法分析模型,多物理场仿真以及场-路耦合分析模型;结合高温超导励磁线圈特性,分析了多层屏筒式阻尼屏蔽系统的屏蔽效能、阻尼能力、以及屏蔽和阻尼特性对超导电机超瞬态参数的影响,并且研究了屏蔽与阻尼性能之间的相关性;分析了阻尼屏蔽系统对高温超导线圈励磁调节和交流损耗的影响、各薄壁筒的受力情况、以及各薄壁筒中的杂散损耗对低温制冷系统的影响;研制了阻尼屏蔽系统的实验模型,搭建了实验平台,并且利用它对理论计算结果进行了实验验证。本项目的研究成果进一步完善了超导电机阻尼屏蔽系统的分析和设计理论,并为高温超导电机设计提供了铺垫。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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