Abstract

We develop a novel high temperature superconducting (HTS) induction motor with saddle-shaped HTS armature windings, which adopts the structure with a coreless stator and a conventional squirrel-cage rotor, that is aimed to lightweight and higher speed. In this paper, the saddle-shaped HTS armature windings is composed of three layers of coils, of which each layer is arranged in six along circumferential direction. Moreover, the detailed production method of the coil is illustrated.

According to the electromagnetic field theory, the electromagnetic characteristic of the newly designed HTS coreless induction motor are investigated including the flux density distribution and the torque ripple under the condition of no-load and rated load. Then based on the initial geometry model, the arrangement structure of the HTS coils is optimized and analyzed. By optimizing the rotation angle of the HTS coil layer along the circumferential direction, it is found that the magnetic field perpendicular to the tape surface in the optimized shape coils significantly decreases compared with that in the initial shape coils. In addition, it is also noticed that not only the torque ripple becomes smaller, but also the distortion of the air-gap magnetic flux density is improved. Finally, a satisfactory coils arrangement structure model is obtained, which is intended to be utilized for HTS coreless motor.

نمونه ترجمه مقاله:

. مقدمه

به دلیل مزیت های وزن سبک، توان ویژه بالا و راندمان بالا، موتور بدون هسته با ابررسانایی حرارتی بالا به موضوع بسیار مهمی در تحقیقات سال های اخیر تبدیل شده است.تحقیقات نشان می دهد که میدان مغناطیسی موتور HTS تولید شده توسط ماده HTS در مقایسه با میدان مغناطیسی موتور معمولی بیشتر است به طوری که هسته آهنی می تواند به طور قابل توجهی کاهش یابد و حتی حذف شود [1-3].

بخش اعظمی از موتور بدون هسته HTS شکلی از ساختار ابررسانایی کامل را بدون هسته آهنی در استاتور و روتور می پذیرد  به طوری که سیم پیچ آرمیچر شامل هسته های دارای ابررسانایی است و روتور هسته های ابررسانایی یا توده های ابررسانایی را می پذیرد [4-11]. در این مقالات اگرچه حذف استاتور و هسته روتور با استفاده از مواد کاملا HTS منجر به توسعه موتور دارای ویژگی ابررسانایی می شود، اما نوار HTS که در معرض فشار خمش یا فشار کشش قرار می گیرد منجر به کاهش جریان بحرانی آن می شود. به ویژه، موتورهای دارای ابررسانایی کامل مواد ابررسانایی بسیاری مصرف می کنند و پیچیدگی سیستم سرمایشی روتور را پیچیده می کنند. بسیار مهم تر این که روتور به یک عملکرد سرعت بالا محدود می شود که به مساله قرارگیری دینامیکی روتور مربوط می شود [12]. بنابراین، به مننظور اجتناب از تاثیر موارد ابررسانا و بهبود قدرت مکانیکی روتور، موتور القایی بدون هسته[1] (CIM) HTS طراحی شده است به طوری که بخش روتور طراحی متداول را می پذیرد و هسته استاتیک روتور حذف می شود. این طراحی سبب توسعه موتور بدون هسته HTS سرعت بالا و دارای توان زیاد می شود.

2. طراحی نظریه الکترومغناطیسی HTS CIM

مطابق با نظریه طراحی موتور، توان خروجی موتور به اندازه بیرونی آن و پارامترهای الکترومغناطیسی به صورت ذیل مربوط می شود [13]:

[1] coreless induction motor