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美法科學家聯合設計和試驗新型超導電動機

更新时间:2019-11-11 00:27人气:9415

科學家們的實驗裝配 :(1)固定的低溫保持器;(2)感應電動機;(3)帶子;(4)滑行,接觸-(a)刷子,(b)環。

據www.physorg.com網站2007年5月24日報道,電動機領域比來正邁進新紀元。現今您所見到的利用於洗衣機、玩具和風扇的所有的電動機均采用50年前發明的電機基本道理。但是,隨著超導線路替換常規銅線圈的實現,電動機變得更加緊湊、更具能源效率且花費更少,特別是在大型產業利用方麵更具上風 。

比來,來自法國南錫第一大學與美國佛羅裏達州塔拉哈西先進電力係統中間的科學家艾爾·哈德傑·愛拉姆及其同事已在非傳統技術的基礎上設計並測試了一種超導旋轉電機。他們的研究成果被刊登在電氣與電子工程師協會學報《超導利用》上 ,此項研究為電動機的發展提供了更好的機會。

目前與阿爾及利亞KhemisMiliana中間大學一起工作的科學家愛拉姆稱:“這項研究工作有兩個目標。第一個目標是論證基於磁通量強度電動機的可行性 ,第二個目標則是論證超導體能夠在很大程度上改進電動機的性能。”

與前幾年設計的基於高溫的電動機相比較,愛拉姆及其同事研發的電動機是一種低溫、電八極矩電動機,它還配備有一個固定的超導感應器 。與銅線圈不同,新設計中的铌-鈦(NbTi)感應線圈沒有電阻 ,這是超導體的最大上風之一。

當兩個铌-鈦感應線圈被相反方向的電流通過期,這些電流會製造出一種磁場。位於兩個線圈、四個用於定形和分布磁能量線路的超導散裝金屬板間(它是由YBaCuO製成的 ,或釔鋇銅線氧),這類磁場然後就會在磁選的基礎上產生一種交互性的電磁場。纏繞有銅線的旋轉電樞會將電能轉化為機械能,並終究使其轉化為一種實際利用。

在此項設計當中 ,通過利用液態氦能夠在線圈中保持零電阻之特性將全部感應器的溫度冷卻到4.2開(開氏溫標) 。(科學家們解釋稱,高溫線路在這類布局中也能起感化。)對於所有的超導電動機來說 ,超導線路能夠比銅線負載更大的電流量。是以,與常規電動機相比,超導電動機可以在一個較小的空間內創造出更強大的磁場。

愛拉姆稱:“對於大多數的超導電動機來說 ,結構是傳統的,磁通量徑向的,[然而]對於我們研發的電動機來說,感應器的磁通量卻是軸向的。”

為了測試這類電動機的性能,科學家們先計算出它的磁梯形潛能,它可以說明一個磁場在一定區域內所產生的氣力。然後,他們才來決定其磁通量密度,即那個區域內的磁數目 。正如科學家們所解釋的那樣,兩個散裝金屬板間存在通量密度的最大值,而通量密度的最小值則存在於金屬板後,通量密度的巨大差異可以產生一種更為強大的磁場來使電動機的性能最好化。

研究小組在實驗的基礎上論證了118.8伏特電動機的性能 。他們還進一步計算出了一個理論的172.5伏特的發生電壓,並解釋稱,它們之間的差異應回因於一種不確定身分,即散裝金屬板四周磁場存在不同的最大和最小值,它們是不能進行直接丈量的。改善磁通量密度的差異將有希看增大電動機的電壓。

愛拉姆稱:“正如我們在另一篇研究文章中所論證的一樣 ,該項論證工作正在進行當中。

與傳統的電動機相比,使用這類結構和幾根超導金屬線和20mW發生功率的電動機可以減少20%-50%的感應量 。”在不久的將來,研究小組計劃利用同樣的結構設計和製造出一個100kW的超導電動機 。愛拉姆稱:“這些電動機的最大優點在於其高功率量密度和高扭矩量密度,和比常規電動機更少的振動。”他進一步補充稱:“一般來說,我以為海上推進和電力牽引可能從這些電動機獲益甚多。”

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