本發(fā)明涉及高速及超高速電磁發(fā)射領域，具體涉及一種超導直線直流電機。
背景技術：
：直線直流電機(DCLM)系統電磁力與電樞電流為線性關系，控制性能和電機性能非常優(yōu)秀，通常作為超高速、精密機床的傳動，其傳動速度可達到80m/min，加速度最高可達10g，能夠實現啟動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停。國際上日本信州大學、德國柏林科技大學、英國威爾士大學、加拿大馬尼拖巴湖大學、國內浙江大學、山東大學、北京理工大學、清華大學在此方面的研究成果非常成熟。目前常用的直線直流電機動子一般采用永磁體作為動子，定子為鐵芯結構，電樞環(huán)形繞制在定子上。這種結構具有較為嚴重的電樞反應和電磁飽和的問題。電磁飽和限制了電機行程的長度，因為行程越長，飽和越嚴重，電機出力越??；電樞反應使得電機電磁推力隨著定子運動位置波動較大。這些缺陷使得這種類型直線直流電機只能應用于短行程小推力的工況。技術實現要素：針對現有技術中的上述不足之處，本發(fā)明設計了一種超導直線直流電機，用于改善傳統永磁直線直流電機的缺陷，使得改進后的電機能夠應用于超高速大負載電磁推進工況。本發(fā)明的基本原理是以超導線圈作為勵磁磁體，提供強磁場B，定子電樞采用環(huán)向繞制。勵磁磁體磁場與定子繞組電流J作用，根據電磁力公式J×B，調節(jié)電樞線圈大小和方向即可控制電磁推力。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：所述電機包括定子和動子。所述動子以超導線圈作為勵磁磁體；電樞繞組沿環(huán)向以螺線管形式繞制在定子上；定子可以多相配置，各相繞組之間間隔繞制；每相繞組由多組線圈串聯連接，同相相鄰的線圈組采用反向串聯的連接方式；每組線圈的間距等于勵磁磁體長度；定子線圈采用直流供電；勵磁磁體和定子電樞均為空心結構；定子采用非導磁非導電材料。所謂反向串聯的連接方式，指的是同相相鄰的線圈組串聯時，相鄰線圈組中導線的電流方向相反。優(yōu)選的，定子材料采用ABS。更進一步，定子以及定子電樞組成一個構造模塊，其中定子電樞可以包含一組或多組繞組；根據軌道長度需要，可以將多個構造模塊進行拼接。本發(fā)明的技術效果體現在以下幾個方面：1、超導線圈作為勵磁磁體，能夠提供較永磁體更強的磁場，提高電機出力，增大電機容量，提高能量轉化率，使得電機針對大負載能夠提供足夠的電磁推力。2、定子線圈采用直流供電，不產生無功功率，電源輸入能量幾乎全部用來做功；定子可以多相配置，可以滿足推力連續(xù)和推力均勻的需求。3、定子線圈采用環(huán)向繞制，避免了平行繞制出現線圈疊壓的情況，有助于提高定子線圈繞制密度同時改善散熱條件。4、同相相鄰的線圈組采用反向串聯的連接方式，一方面可以減小線圈電感，提高電流上升率，另一面可以有效利用勵磁磁體的漏磁，提高電機出力。5、定子避免使用導磁導電材料，則不存在電磁飽和問題。6、定子電樞結構簡單，便于實現模塊化配置。綜上所述，本發(fā)明可應用于火箭輔助發(fā)射、艦載機彈射、超高速滑撬試驗平臺等，在一定的電源儲能條件下，相對于傳統直線交流電機具有結構簡單，發(fā)射負載大、穩(wěn)定可靠，能量轉化效率高的特點。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實施例中超導直線直流電機結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例中超導直線直流電機的效率曲線。附圖標注：1、A相定子線圈；2、B相定子線圈；3、勵磁磁體；4、定子；5、驅動電路；6、儲能電源。具體實施方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本實施例如圖1所示，包括超導直線直流電機本體、儲能電源和驅動電路三部分。A相定子線圈1和B相定子線圈2共同組成定子電樞繞組。A相定子線圈1和B相定子線圈2固定在定子4上，定子4由非導磁導電材料構成。電樞繞組的配置可以根據用戶需求靈活安排。圖1中電樞繞組分為A相定子線圈1和B相定子線圈2兩個部分，是兩相配置策略。A相定子線圈1和B相定子線圈2數匝一組間隔繞制在定子4上，同相的各組線圈串聯連接，同相相鄰線圈組反向串聯連接(反向串聯連接指的是同相相鄰線圈組中導線的電流方向相反，如圖1中箭頭所示)，用來減小互感。A相定子線圈1和B相定子線圈2根據勵磁磁體3的位置，交替導通，可產生持續(xù)電磁推力。驅動電路5控制A相定子線圈1和B相定子線圈2交替導通；6為儲能電源，給驅動電路5供電。本實施例中電機的參數如表1所示：表1電機的參數勵磁磁體參數參數值個數20材料YBCO高溫超導帶材外圍尺寸940mm×25.4mm×480mm匝數2340電流t210A定子參數參數值外圍尺寸453mm×640mm材料ABS電樞線圈組參數參數值材料扁銅線截面積20mm×30mm匝數10匝間距40mm電流1000A組間距940mm電機參數參數值電機間隙75mm軌道長度968m電樞每相電阻0.6828Ω電樞每相電感0.0118H本實施例中設定負載1000kg，發(fā)射速度為300m/s，電機效率曲線如圖2所示，可以看出本實施例中的電機在高速情況下，發(fā)射效率接近82％，可以達到如前所述的發(fā)明效果。當前第1頁1 2 3