脉冲磁化超导步进电机在泵中的使用探讨
摘要：将脉冲场磁化技术应用于超导步进电机，以改善转子的动力学性能。将系统地讨论电动机和泵的静态和动态特性。
关键词：
磁悬浮（F）；旋转电机（F）；脉冲场磁化；步进电机
中图分类号：TB
文献标识码：A
文章编号：1672-3198（2011）10-0280-01
1 背景介绍
随着石油能源的耗竭，氢能源将会取代石油而被广泛利用。而且使用氢推动的汽车将会逐渐成为主流。虽然氢通常被认为是一种气体，但是液态氢被当作液体供应到加油站。所以，为了对在加油站的汽车供应液体的氢，就需要能够在极低温度工作的泵。但是传统的泵不能满足这样的要求。
本文详细地讨论应用了脉冲场磁化技术的超导马达和泵。脉冲场磁化技术对旋转速度的影响也被讨论。最后将超导步进电机应用到泵中，并且描述了泵的动态特性。
2 实验系统平台
2.1 原理
图1展示了一个使用高临界的温度大超导体的超导步进电机的结构。图1（a），（b）分别显示了电机的俯视图和侧视图。超导步进电机有一个超导体的转子和一个由八个电磁铁组成的定子。转子直径为10毫米，长度大小为46毫米，重18g。圆筒形的转子里面由三个圆柱体的超导体（9mm×11mm）组成。转子的两端靠一对轴承来支撑。用于驱动超导体转子的定子是由八个电磁铁组成，每个电磁铁缠绕了500圈（0.3mm）的线圈。电磁铁的杆大小为4毫米×33毫米。当转子在定子的中心的时候，转子和电磁铁之间的缝隙是0.5毫米。每次实验都是在超导转子零场冷却以后才进行的。
系统由一个超导步进电机、一部个人计算机，一个A/D转换器和一个放大器组成。超导步进电机的电磁铁被四相电压驱动。放大器的信号通过一个连接了D/A转换器的计算机来提供。
2.2 脉冲场磁化电路
为了研究高速旋转的超导步进电机，脉冲磁化技术被应用到了电机的超导转子上。计算机有四个D/A通道（1-4ch）对应定子的每个电磁铁。线路一端被连接到计算机而另一端则藉由开关（SW1-SW5）连接到脉冲电源（2000V，2000uF）。电机经过放大器被连接到计算机，当脉冲场磁化技术应用到超导步进电机的时候，电磁铁与脉冲电源被连接在一起。
对脉冲场磁化的基本特性进行了研究。在实验方面，脉冲电源被连接到如图2所显示的电磁铁. 我们对电机电磁铁表面的磁通量密度进行了测量。图2a展示了当电压为从175V到400V的时候，磁通量密度与时间之间的关系。由图可知磁通量密度在10ms前快速增长...
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