موتور ابررسانا

موتورهای ابررسانا گونه‌های جدیدی از موتورهای سنکرون هستند که در آن‌ها از سیم‌پیچ‌ها و صفحات ابررسانا به جای سیم‌پیچ‌های معمول به کار رفته در موتور‌های مرسوم استفاده می‌شود. از آنجا که این سیم‌پیچ‌ها قادر به تولید و تحمل جریان‌های بسیار بزرگ‌تر نسبت به سیم‌پیچ‌های مسی هستند، میدان مغناطیسی قوی‌تری در محیط ماشین تولید می‌کنند و در نهایت منجر به ماشینی با توان بالاتر می‌شوند. در موتور‌های ابررسانا با جایگزین کردن سیم‌پیچ مسی با سیم‌پیچ‌های ابررسانا، می‌توان به چگالی جریانی در حدود ۱۰ برابر حالت قبل بدون تلفات مقاومتی دست یافت که در آن‌ها از سیم‌پیچ‌ها و صفحات ابررسانا به جای سیم‌پیچ‌های معمول به کار رفته در موتورهای مرسوم استفاده می‌شود. میدان مغناطیسی قوی‌تری در محیط ماشین تولید می‌کنند و در نهایت منجر به ماشینی با توان بالاتر می‌شوند.
طرح کلی مقطع یک موتور HTS . استاتور شامل سیم‌پیچ هسته هوا از جنس ابررسانای دمابالاست که درون یک ماده غیرمغناطیسی نصب شده است.سیم ابررسانا در سیم‌پیچی، تلفات تحریک
R
f
I
2
f

عملاً صفر می‌شود، زیرا
R
f
=
0
است. شار مغناطیسی تولید شده برای استاتور (آرمیچر) توسط سیستم تحریک روتور با اشباع مغناطیسی هسته فرومغناطیس آن محدود نمی‌شود، زیرا استاتور را می‌توان بدون دندانه ساخت. آرمیچر بدون شیار یعنی اینکه تلفات در دندانه آرمیچر وجود ندارد و چگالی شار در فاصله هوایی توزیع سینوسی خواهد داشت.چهار روش برای مغناطیسی کردن HTS وجود دارد: خنک‌سازی میدان (FC)، خنک‌سازی صفر میدان (ZFC)، مغناطیسی کردن پالسی میدان (PFM) و مکش شار.
در روش FC یک میدان مغناطیسی DC قوی به وسیله یک سیم‌پیچ بزرگ تولید می‌شود. این میدان تا زمانی که HTS خنک شود و دمای آن از دمای بحرانی پایین‌تر آید، برقرار است و پس از آن به آهستگی از بین می‌رود. در روش‌های ZFC و PFM ماده ابررسانای دمابالا تا زیر دمای بحرانی سرد شده و پس از آن در معرض یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد که از صفر تا مقدار بیشینه‌ای افزایش و سپس دوباره به صفر کاهش می‌یابد. در روش ZFC میدان مغناطیسی به صورت خطی و با شیبی ملایم تغییر می‌کند و توسط یک سیم‌پیچ ابررسانا تولید می‌شود، در حالی که در روش PFM میدان موجی ضربانی است و اعمال آن مدت زمانی در حد میلی‌ثانیه به طول می‌انجامد و عموماً توسط تخلیه یک بانک خازنی در یک سیم‌پیچ کوچک مسی تولید می‌شود. در روش مکش شار، میدانی در سراسر ابررسانا که در معرض یک موج مغناطیسی است پخش می‌شود. موج‌های متوالی در مسیرهای مشابه موجب تغییرات پله‌ای شدیدتر جریان در ابررسانا و در نتیجه ایجاد یک میدان مغناطیسی قوی‌تر می‌شوند.طراحی استاتور
ابتدا باید HTS را انتخاب کنیم. نوار HTS که برای سیم‌پیچی آرمیچر از آن استفاده می‌شود.سیم‌پیچی آرمیچر موتور HTS از شش سیم‌پیچ حلقه-مسطح (مانند زمین دو و میدانی) با شعاع زانویی در حدود چند سانتی‌متر تشکیل می‌شود.روتور از یک محور از مواد غیرمغناطیسی، یک فضای کمعمق برای پر کردن نیتروژن مایع جهت خنک‌سازی استوانه‌های کم‌ارتفاع ابررسانا و 80 استوانه کم‌ارتفاع ابررسانای چسبیده به یک دیواره مسی با لایه چسبناک 1 میلی‌متری با دمای پایین ساخته می‌شود. دیواره مسی گرما را از استوانه‌های کم‌ارتفاع ابررسانا به نیتروژن مایع هدایت می‌کند. حاشیه (دیواره) روتور از مواد عایق گرما تشکیل می‌شود. قطر کلی روتور تقریباً 180 میلی‌متر است