CN101599690B - 转子带有永磁体混合磁路的轴向磁通高温超导电机 - Google Patents
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Abstract
转子带有永磁体混合磁路的轴向磁通高温超导电机，它为解决传统超导电机存在的铜耗大、电枢反应大、冷却结构复杂的问题而提出。它包括定子组件、机体组件、两个轴承和电机转轴；机体组件由机壳、第一端盖和第二端盖组成；定子组件由电枢铁芯和交流电枢绕组组成；电枢铁芯以机械紧配合的方式与机壳固定连接；交流电枢绕组绕置在电枢铁芯上；两个轴承分别设置在第一端盖和第二端盖中充当轴承座的内环上，电机转轴通过两个轴承与安装有第一端盖和第二端盖的机壳转动连接；带有径向磁钢和切向磁钢的转子；带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子的每个侧轴面上都设置有导磁外爪环和导磁内爪环带有径向磁钢和切向磁钢的转子与电枢铁芯之间有气隙。它具有铜耗小、电枢反应小、冷却结构简单的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种超导电机，具体涉及一种混合磁路轴向磁通的高温超导电机。
背景技术
随着高温超导线材技术的发展，超导电力技术为经济的发展和社会进步带来的极深远的影响。超导电动机以其能量密度高、单机极限容量大、效率高、尺寸小、重量轻的优点被广泛应用于舰船电力推进系统、电力机车牵引等领域，但是传统超导电动机的结构一般均仿效常规同步电动机结构，既转子采用超导直流励磁绕组，定子采用铜绕组，转轴采用中空轴结构为制冷剂提供流通路径。这种结构存在着铜耗大、电枢反应大、冷却结构复杂等问题，难以应用和制造，同时也降低了系统的可靠性。
发明内容
本发明为了解决传统超导电机存在的铜耗大、电枢反应大、冷却结构复杂的问题，而提出了一种转子带有永磁体混合磁路的轴向磁通高温超导电机。
转子带有永磁体混合磁路的轴向磁通高温超导电机，它包括定子组件、机体组件、两个轴承和电机转轴；机体组件由机壳和两个端盖组成；两个端盖分别通过螺钉与机壳固定连接；定子组件由电枢铁芯和交流电枢绕组组成；交流电枢绕组采用高温超导线材；电枢铁芯以机械紧配合的方式与机壳固定连接；交流电枢绕组绕置在电枢铁芯上；两个轴承分别设置在两个端盖中充当轴承座的内环，电机转轴通过两个轴承与安装有两个端盖的机壳转动连接；两个端盖的充当轴承座的内环的内表面沿轴向开有圆环形轴向直流励磁绕组环槽，轴向直流励磁绕组放置在端盖的轴向直流励磁绕组环槽内；所述轴向磁通高温超导电机还包括带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子，带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子装设在电机转轴上，带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子的轴向截面的外边缘是由数量与电机极数相同的等长度圆弧连接构成的，每两个相邻的等长度圆弧的连接处设置有放射状的径向充磁永磁体的轴向通孔，每相邻两个放射状的径向充磁永磁体的轴向通孔之间的外轭上沿圆周方向并列设置有至少两个切向充磁永磁体的轴向通孔，放射状的径向充磁永磁体的轴向通孔内放置有径向充磁的永磁体，切向充磁永磁体的轴向通孔放置有切向充磁的永磁体，带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子的每个侧轴面上都设置有导磁外爪环和导磁内爪环，导磁外爪环和导磁内爪环的形状为齿形圆环，齿形圆环的齿为轴向齿，导磁外爪环的齿数与导磁内爪环的齿数相同，并导磁外爪环的齿与导磁内爪环的齿间隔设置；带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子与电枢铁芯之间设置有气隙。
本发明的有益效果：交流电枢绕组1-8采用高温超导线材绕制，可以减小电机的铜耗，而且需要冷却的部分并不旋转运动，简化了电机的低温冷却结构，提高了电机的可靠性；带有径向磁钢和切向磁钢的转子4，可以减小电机的电枢反应，增大电机的过载能力；提高系统的实用性。这些都拓宽了高温超导电机的使用范围，使其可以广泛应用于吊舱式电力推进系统、电力机车牵引、风力发电和大型工业轧钢等领域。
附图说明
图1为本发明的结构纵向剖视图，图2为带有径向永磁体和切向永磁体的转子4的纵剖左视图，图3为带有径向永磁体和切向永磁体的转子4装设有导磁外爪环6的纵剖左视图，图4为导磁外爪环6的结构主视图，图5为图4的左视图，图6为导磁内爪环7的结构主视图，图7为图6的左视图，图8为端盖的结构主视图，图9为图8的纵剖视图，图10为带有径向永磁体和切向永磁体的转子4的纵剖视示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图10说明本实施方式，本实施方式包括定子组件、机体组件、两个轴承和电机转轴8；机体组件由机壳1和两个端盖组成；两个端盖分别通过螺钉与机壳1固定连接；定子组件由电枢铁芯3和交流电枢绕组9组成；电枢铁芯3以机械紧配合的方式与机壳1固定连接；交流电枢绕组9绕置在电枢铁芯3上；两个轴承分别设置在两个端盖中充当轴承座的内环上，电机转轴8通过两个轴承与安装有两个端盖的机壳1转动连接；其特征在于两个端盖的充当轴承座的内环的内表面沿轴向开有圆环形轴向直流励磁绕组环槽10，轴向直流励磁绕组11放置在端盖的轴向直流励磁绕组环槽10内；它还包括带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子4，带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子4装设在电机转轴8上，带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子4的轴向截面的外边缘是由数量与电机极数相同的等长度圆弧连接构成的，每两个相邻的等长度圆弧的连接处设置有放射状的径向充磁永磁体的轴向通孔4-1，每相邻两个放射状的径向充磁永磁体的轴向通孔4-1之间的外轭上沿圆周方向并列设置有至少两个切向充磁永磁体的轴向通孔4-2，放射状的径向充磁永磁体的轴向通孔4-1内放置有径向充磁的永磁体，切向充磁永磁体的轴向通孔4-2放置有切向充磁的永磁体，带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子4的每个侧轴面上都设置有导磁外爪环6和导磁内爪环7，导磁外爪环6和导磁内爪环7的形状为齿形圆环，齿形圆环的齿为轴向齿，导磁外爪环6的齿数与导磁内爪环7的齿数相同，并导磁外爪环6的齿与导磁内爪环7的齿间隔设置；带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子4与电枢铁芯3之间设置有气隙。
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子4的每相邻两个放射状的径向充磁永磁体的轴向通孔4-1之间的内轭沿轴向开有一个键槽4-3，电机转轴1-6上设置有键，所述键槽4-3和键的数量与电机极数数量均相同，电机转轴1-6的键与带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子4的键槽4-3插接配合。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励设置键槽4-3的目的在于使带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子4与电机转轴8的连接更加紧固，同时键槽4-3还起到隔磁磁桥的作用，以提高永磁体的利用率。
具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子4的切向充磁永磁体的轴向通孔4-2位于放射状的径向充磁永磁体的轴向通孔4-1一侧的底角为圆角。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。目的为了增加电机转子的机械强度。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同点在于交流电枢绕组9采用高温超导线材。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。目的在于减小电机的铜耗
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一或四不同点在于定子采用分数槽结构。其它组成和连接方式与具体实施方式一或四相同。
Claims (4)
1.转子带有永磁体混合磁路的轴向磁通高温超导电机，它包括定子组件、机体组件、两个轴承和电机转轴(8)；机体组件由机壳(1)和两个端盖组成；两个端盖分别通过螺钉与机壳(1)固定连接；定子组件由电枢铁芯(3)和交流电枢绕组(9)组成；交流电枢绕组(9)采用高温超导线材；电枢铁芯(3)以机械紧配合的方式与机壳(1)固定连接；交流电枢绕组(9)绕置在电枢铁芯(3)上；两个轴承分别设置在两个端盖中充当轴承座的内环上，电机转轴(8)通过两个轴承与安装有两个端盖的机壳(1)转动连接；其特征在于两个端盖的充当轴承座的内环的内表面沿轴向开有圆环形轴向直流励磁绕组环槽(10)，轴向直流励磁绕组(11)放置在端盖的轴向直流励磁绕组环槽(10)内；所述轴向磁通高温超导电机还包括带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子(4)，带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子(4)装设在电机转轴(8)上，带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子(4)的轴向截面的外边缘是由数量与电机极数相同的等长度圆弧连接构成的，每两个相邻的等长度圆弧的连接处设置有放射状的径向充磁永磁体的轴向通孔(4-1)，每相邻两个放射状的径向充磁永磁体的轴向通孔(4-1)之间的外轭上沿圆周方向并列设置有至少两个切向充磁永磁体的轴向通孔(4-2)，放射状的径向充磁永磁体的轴向通孔(4-1)内放置有径向充磁的永磁体，切向充磁永磁体的轴向通孔(4-2)放置有切向充磁的永磁体，带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子(4)的每个侧轴面上都设置有导磁外爪环(6)和导磁内爪环(7)，导磁外爪环(6)和导磁内爪环(7)的形状为齿形圆环，齿形圆环的齿为轴向齿，导磁外爪环(6)的齿数与导磁内爪环(7)的齿数相同，并导磁外爪环(6)的齿与导磁内爪环(7)的齿间隔设置；带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子(4)与电枢铁芯(3)之间设置有气隙。
2.根据权利要求1所述的转子带有永磁体混合磁路磁通的高温超导电机，其特征在于带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子(4)的每相邻两个放射状的径向充磁永磁体的轴向通孔(4-1)之间的内轭沿轴向开有一个键槽(4-3)，电机转轴(1-6)上设置有键，所述键槽(4-3)和键的数量与电机极数数量均相同，电机转轴(1-6)的键与带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子(4)的键槽(4-3)插接配合。
3.根据权利要求1所述的转子带有永磁体混合磁路磁通的高温超导电机，其特征在于带有径向磁钢、切向磁钢和轴向励磁导磁爪环的转子(4)的切向充磁永磁体的轴向通孔(4-2)位于放射状的径向充磁永磁体的轴向通孔(4-1)一侧的底角为圆角。
4.根据权利要求1所述的转子带有永磁体混合磁路磁通的高温超导电机，其特征在于定子采用分数槽结构。
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