高速高溫超導(dǎo)-常導(dǎo)混合電樞繞組同步電機理論研究

高速電力推進技術(shù)的不斷發(fā)展給電機提出了更高的轉(zhuǎn)矩密度需求，需要更小的體積和重量來實現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)矩特性。本申請擬設(shè)計一種高速高溫超導(dǎo)同步電機，開展高溫超導(dǎo)同步電機基礎(chǔ)設(shè)計理論的研究，主要研究內(nèi)容包含：基于理論解析與有限元的原理，研究高溫超導(dǎo)同步電機的理論與設(shè)計方法；研究相同氣隙磁密條件下不同齒槽比例條件對高溫超導(dǎo)電樞繞組電氣性能的影響，建立具有交流超導(dǎo)電樞繞組的高溫超導(dǎo)電機模型；研究不同氣隙磁密條件下，高頻銅繞組對高溫全超導(dǎo)電機機械特性的影響規(guī)律，建立高溫超導(dǎo)電機理論模型；研究高溫超導(dǎo)電機的失超機理，得到高溫超導(dǎo)電機失超規(guī)律，提出高溫全超導(dǎo)電機的設(shè)計理論；通過研究，得到高溫超導(dǎo)線材性能與電機電負荷、磁負荷之間的影響規(guī)律，為日后大功率高速高效電機推進系統(tǒng)奠定理論基礎(chǔ)，進而實現(xiàn)高溫超導(dǎo)電機的工程化應(yīng)用。

高速電力推進技術(shù)的不斷發(fā)展給電機提出了更高的轉(zhuǎn)矩密度需求，需要更小的體積和重量來實現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)矩特性。本申請擬設(shè)計一種高速高溫超導(dǎo)同步電機，開展高溫超導(dǎo)同步電機基礎(chǔ)設(shè)計理論的研究，主要研究內(nèi)容包含：基于理論解析與有限元的原理，研究高溫超導(dǎo)同步電機的理論與設(shè)計方法；研究相同氣隙磁密條件下不同齒槽比例條件對高溫超導(dǎo)電樞繞組電氣性能的影響，建立具有交流超導(dǎo)電樞繞組的高溫超導(dǎo)電機模型；研究不同氣隙磁密條件下，高頻銅繞組對高溫全超導(dǎo)電機機械特性的影響規(guī)律，建立高溫超導(dǎo)電機理論模型；研究高溫超導(dǎo)電機的失超機理，得到高溫超導(dǎo)電機失超規(guī)律，提出高溫全超導(dǎo)電機的設(shè)計理論；通過研究，得到高溫超導(dǎo)線材性能與電機電負荷、磁負荷之間的影響規(guī)律，為日后大功率高速高效電機推進系統(tǒng)奠定理論基礎(chǔ)，進而實現(xiàn)高溫超導(dǎo)電機的工程化應(yīng)用。

誕生于西南交通大學(xué)

高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)作為革命性的交通技術(shù)創(chuàng)造，首先誕生于西南交通大學(xué)。

學(xué)校從上世紀80年代啟動磁浮研制；40年來，經(jīng)過幾代人的不懈努力與艱苦奮斗，建立起了高溫超導(dǎo)磁浮電磁熱力耦合模型，形成了車載高溫超導(dǎo)體永磁軌道相互作用理論，構(gòu)建了高溫超導(dǎo)磁浮車軌耦合動力學(xué)模型，突破了大載重、高速高溫超導(dǎo)懸浮技術(shù)，掌握了高溫超導(dǎo)高速磁浮列車及其運行系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)。

2020年開始，學(xué)校聯(lián)合中國中車、中國中鐵等單位協(xié)同攻關(guān)，共同開展高溫超導(dǎo)磁浮工程化樣車和試驗線的工程化實踐，成功建立了高溫超導(dǎo)高速磁浮列車系統(tǒng)集成技術(shù)。

高溫超導(dǎo)輸電，是指在相對于絕對零度而言的接近零下200攝氏度的液氮環(huán)境下，利用超導(dǎo)材料的超導(dǎo)特性，使電力傳輸介質(zhì)接近于零電阻，電能傳輸損耗接近于零，從而實現(xiàn)低電壓等級的大容量輸電。一根10千伏三相同軸高溫交流超導(dǎo)電纜，具備相當于一根常規(guī)110千伏電纜的電量輸送能力。

高溫超導(dǎo)磁浮交通技術(shù)擁有 無源自穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能、無化學(xué)和噪聲污染、安全舒適、運行成本低等優(yōu)點， 是理想的新型軌道交通工具，適用于多種速度域，尤其適合高及超高速線路的運行；其為具有自懸浮、自導(dǎo)向、自穩(wěn)定特征的高溫超導(dǎo)磁浮交通技術(shù)，是面向未來發(fā)展、應(yīng)用前景廣闊的新制式軌道交通方式。

時速600

該技術(shù)擬首先在大氣環(huán)境下實現(xiàn)工程化， 預(yù)期運行速度目標值大于600km/h，可望創(chuàng)造在大氣環(huán)境下陸地交通的速度新紀錄。下一步結(jié)合未來真空管道技術(shù)，開發(fā)填補陸地交通和航空交通速度空白的綜合交通系統(tǒng)，將為遠期向1000km/h以上速度值的突破奠定基礎(chǔ)，從而構(gòu)建陸地交通運輸?shù)娜履Ｊ?，引發(fā)軌道交通發(fā)展的前瞻性、顛覆性變革。

世界首臺高溫超導(dǎo)高速磁浮工程試驗線位于西南交通大學(xué)牽引動力國家重點實驗室，驗證段全長165米，可實現(xiàn)高溫超導(dǎo)高速磁浮樣車的懸浮、導(dǎo)向、牽引、制動等基本功能，以及整個系統(tǒng)工程的聯(lián)調(diào)聯(lián)試，滿足后期研究試驗 。這標志著高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化研究實現(xiàn)從無到有的突破將對我國軌道交通現(xiàn)代化事業(yè)產(chǎn)生重大而深遠的影響。