短定子超導直線感應電機性能研究

楊 穎，鄧江明，呂 剛

(1.中車株洲電力機車有限公司，株洲 412001；2.北京交通大學，北京 100044)

0 引 言

直線電機因其具有轉彎半徑小、爬坡能力強、噪聲較低和工程造價低等方面的優勢[1-2]，在軌道交通方面的應用越來越廣泛，廣州地鐵4、5、6號線，北京地鐵S1線以及長沙磁浮快線的接連投入使用[3-6]，都標志著直線電機在軌道交通領域具有廣闊前景。

但是，常規銅繞組直線感應牽引電機的效率和功率因數都較低，能耗和效率問題也成為限制直線感應電機進一步發展的關鍵因素[7-9]。隨著高溫超導材料的不斷發展和在各領域應用的不斷拓展，將高溫超導技術與直線電機技術結合在一起變成了可能[10-11]。之前，多數高溫超導直線感應電機都是采用高溫超導塊材的直線同步電機，采用高溫超導線圈的直線感應電機很少[12-14]。近年來，開始有人采用Bi系高溫超導帶材繞制的初級繞組來進行直線感應電機的研究。

目前，對高溫超導直線感應電機的研究都是基于有鐵心超導直線感應電機的，而有鐵心電機因為鐵心存在飽和的情況，所以無法充分利用高溫超導材料零電阻、載流密度大的特性。并且，對超導直線感應電機的研究主要是分析輸入參數和結構參數對電機電磁特性的影響。

本文主要針對無鐵心超導直線感應電機的電磁特性展開詳細研究，用ANSYS有限元軟件對短定子無鐵心超導直線感應電機的電磁特性進行分析[15-17]。首先對無鐵心和有鐵心電機的渦流、磁場以及各分量的分布情況進行了對比分析。……