7.4.2横向端部效应

对于直线电机，一般其次级导体板的横向宽度常常是大于初级铁心叠片的宽度，所以通常可以不考虑由于横向边缘磁通密度分布不均匀所产生的主磁通总量的变化，即可以不考虑静态横向边缘效应。但是，对于像电磁泵一类的直线电机，因其次级导体板的宽度与初级铁心叠片的宽度往往是相等的，而且电磁气源与初级铁心的宽度的比值又较大，这就必须考虑静态横向边缘效应。所谓静态横向边缘效应就是指次级导体板无作用时（即空载），气隙磁场横向分布的不均匀问题。图7-14所示为空载气隙磁场沿横向分布的情景，直线电机的静态纵向边缘效应。

当次级运动时，还有一种由于次级扳突然进人和离开初级时而造成的边缘瞬时效应，称为动态纵向边缘效应。为了说明动态纵向边缘效应，假定气隙中只存在正向移动磁场，且次级与移动磁场同步运行，此时次级对于移动磁没有切割，按理，次级上应该没有感应电流产生，但是，实际上次级导体板上仍能感应产生电流，根据相对运动原理，假定次级以同步速相对于静止初级移动，如图7-13所示。

当时间分别为q、Q、<₃、“时，次级导体上闭合电路c的相应位置是c〇、q、C2、C₃、c₄，因为次级是以同步速度运动，所以当0在0₂位置时，在电路C中没有感应电动势。同样，当c在和C₄位置时，因为没有移动磁场存在，故在电路C•中也没有感应电动势。但是当C处在q、C₃位置时，在电路中就有感应电动势和电流产生，因为这时由于有铁心开断端，在次级进入q和离开C₃位置时，次级导体的磁通交链发生变化，因而电路C产生感应电动势和电流，这种感应电流称为动态纵向边缘效应电流，它使移动磁场发生畸变，产生附加损耗和附加力。特别在高速低滑差运行的直线电

机中更为显著。

式中K松——气隙系数；

Bav——在铁心宽度范围内气隙磁通密度沿横向的平均值；在铁心宽度范围内的气隙磁通密度最大值。由于磁通密度分布曲线的形状与气隙有关，而在计算平均值时又与直线电的横向宽度/_S有关，因此/^3可以表达为12和心的函数。根据分析研究可按下式计算：

当次级导体板中有电流流过时，次级导体板对气隙磁场沿横向分布是有影响的，这就是所谓的动态横向边缘效应。次级导体板在行波磁场的作用在次级导体板中会感应电动势，并产生电流。若次级导体板沿横向伸出铁心的部分即横向端部是用超导材料制成的，则它的端部电阻为零。这就是说次级导体板仅在铁心叠厚范围内存在电阻，牝时次级导体板上的电流分布如图"M6所示。在铁

心叠厚范围内电流分布是平行的，即只有y轴方向的分量。对应于这样的电流分布，其对空载气隙磁密在沿横向的分布影响如图7-l6b所示。由图可见，在不存在端部电阻的情况下，次级导体板的引入，仅改变合成气隙磁通密度的幅值，而不改变它在沿横向分布的形状。但
是事实上，次级导体板的端部是小^丨能用超导材料制成，而是采用与有效部分相同的材料制成，因此也存在电阻，由于端部有电阻存在，在次级导体板中的电流分布也不再如图7-16a中所示，而是如图7-17a所示。由图可见，次级电流在有效宽度范围内不仅有^轴方向的分量，而且还存在着x轴方向的分量，次级导体板中的电流有一部分在有效宽度范围内就闭合了。对图7-17a的次级导体板中电流的分布，其合成的气隙磁通密度分布的形状将呈马鞍形分布，它与空载时气隙磁通密度分布的形状大不相同，如图7-17b所向边缘效应。图示。这种次级导体板电流分布的不平行及气隙磁通密度沿横向的不均匀分布就称为动态横I动态横向边缘效应的存在，使直线

电机总的磁通量降低,直线电机的输出功率减小，同时，次级导体板的损耗增加，电机的效率降低。动态横向边缘效应的影响大小，与次级导体板沿横向伸出初级铁心的长度C与极距r的比值c/r有关。c/r越大，动态横向边缘效应的影响就越小，实践证明，当c/r超过0.4后，改善动态横向边缘效应的效果就不显著了，因此，在设计时考虑到经济效益通常取c/r多0.4，较合适。