CN106712394B - 一种将无线电力传输与磁力传动应用于超导电机的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种将无线电力传输与磁力传动应用于超导电机的方法，变频器将工频电源转换成射频电源，通过发射线圈发射，与发射线圈谐振频率一致的接收线圈通过耦合谐振感应出交变电流，通过整流逆变单元将得到的电流供给定子线圈产生旋转磁场，转子绕组产生感应电流形成磁场，与定子旋转磁场相互作用产生转，转矩通过磁力传动装置传输到外负载。本发明利用无线电力传输技术，将电力传输到定子线圈中，在电机气隙中产生旋转磁场，通过磁力传动装置将转子输出转矩传递给负载，可以有效避免电流馈线与机械传动轴所带来的漏热负荷，降低了对制冷机的制冷要求，减小了制冷系统成本与电机运行成本，优化电机系统结构，使整机体积小，结构紧凑。
Description
技术领域
本发明涉及高温超导电机技术领域，尤其涉及一种将无线电力传输与磁力传动应用于超导电机的方法。
背景技术
高温超导材料与高温超导技术的发展，很大程度上推动了高温超导电机的研制与开发。高温超导电机是利用高温超导（HTS）材料绕组替代常导电机中的常导铜绕组，利用高温超导材料在临界温度与临界电流下电阻为零的特性，可以使超导电机绕组的载流能力大大提高，从而电机可以产生很大的磁场而又几乎没有焦耳损耗，因此高温超导电机具有运行稳定、体积重量小、工作效率高等优势，并且高温超导材料具有很高的临界温度，这也大大降低了超导电机的制冷成本。
传统的超导电机采用电流传输线将三相电传输到定子的三相绕组中，从而在电机气隙中形成旋转磁场，电流传输线连接室温端与低温超导绕组端，是电机系统漏热的主要部件，大大增加了系统的热负荷，从而增加电机制冷成本与系统的复杂度。同样传统的电机运用机械传动轴输出转矩，不仅增加系统密封困难，也增加了系统漏热。制冷系统是超导电机的关键辅助系统，因此减小系统漏热对于制冷系统的设计及整个电机的稳定运行具有至关重要的作用。
无线电力传输技术是利用特殊的设备将电力以无线的形式进行传输，因此在电力传输的过程中可以避免传输线传输电力时产生的损耗、线路老化、电火花等等不稳定因素，提高系统的可靠性和安全性。目前，无线电力传输技术已得到广泛应用。例如，公开日为2015-07-22，公开号为CN204497817U的中国专利文献，公开了一种应用于电动汽车的无线电力传输装置，其包括设置在充电站台上的无线充电装置，设置在电动车上的储能装置等配件。使用此方案可以利用无线充电装置对输入的交流电进行变换并通过发射线圈发射无线信号，电动汽车的储能装置上的接收线圈接收到信号，并转化成电动汽车所需电能，实现无线充电，不依靠外部连接设备，提高充电的安全性。将无线电力传输技术应用到超导电机中，摆脱了电流传输线，减少系统漏热，电机工作时只需要配备小功率的制冷机就可以达到制冷要求。
磁力传动技术是利用磁体的同性相斥异性相吸的原理实现转矩的传输，以气隙的方式取代了物理连接，实现隔离主动和从动轴的震动，磁力传动还可以替代传统的动密封，实现真正的零泄漏，而且相对于其他刚性联轴器而言，更容易安装、拆卸、调试与维修。公开日为2014-08-27，公开号为CN203798815U的中国专利文献，公开了一种用于机车转速传感器的磁力传动装置，其包括主动磁铁部件和从动磁铁部件。使用此方案可以实现非接触式传动。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种将无线电力传输与磁力传动应用于超导电机的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种将无线电力传输与磁力传动应用于超导电机的方法，包括有杜瓦、无线电力传输装置、超导电机和磁力传输装置，所述的超导电机位于杜瓦内部，将无线电力传输装置与电机定子相连，磁力传动装置与电机转子主动轴相连,所述的无线电力传输装置包括有发射线圈、接收线圈、变频器和工频电源，所述的接收线圈与发射线圈分别放置在杜瓦内外两侧有效距离内，发射线圈连接变频器并与工频电源相连，发射线圈、变频器和工频电源放置在杜瓦外部，所述的接收线圈通过整流逆变单元与超导电机定子绕组相连，接收线圈、整流逆变单元放置在杜瓦内部；所述的磁力传动装置包括内转子与外转子，外转子与电机主动轴相连，内转子连接负载端，外转子和内转子分别安装在杜瓦内外两侧，变频器将工频电源转换成射频电源，通过发射线圈发射，与发射线圈谐振频率一致的接收线圈通过耦合谐振感应出交变电流，通过整流逆变单元将得到的电流供给定子线圈产生旋转磁场，转子绕组产生感应电流形成磁场，与定子旋转磁场相互作用产生转，转矩通过磁力传动装置传输到外负载。
所述的杜瓦采用无磁材料。
所述的磁力传动装置的内转子的外圆周与外转子的内圆周上的磁体为偶数极，按照NS交叉方式圆周排列。
所述的超导电机运行过程中采用制冷机同时为定子、转子供冷。
在超导电机运行过程中，杜瓦内部抽取真空。
本发明的优点是：本发明利用无线电力传输技术，将电力传输到定子线圈中，在电机气隙中产生旋转磁场，通过磁力传动装置将转子输出转矩传递给负载；根据本发明，可以有效避免电流馈线与机械传动轴所带来的漏热负荷，降低了对制冷机的制冷要求，减小了制冷系统成本与电机运行成本，优化电机系统结构，使整机体积小，结构紧凑。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为磁力传动原理结构图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种将无线电力传输与磁力传动技术应用于超导电机的方法，包括将无线电力传输装置与电机定子9相连，磁力传动装置与电机转子8主动轴相连，其特征在于：所述无线电力传输装置的发射线圈1连接变频器2与工频电源相连，放置在电机外部，接收线圈3通过整流逆变单元4与电机定子9绕组相连，放置在外杜瓦10内；所述磁力传动装置包括内转子7、外转子5，外转子5与电机主动轴6相连，内转子7连接负载端，装置内外转子5分别安装在外杜瓦10内外两侧，由外杜瓦10隔离。
所述磁力传动装置的内转子7的外圆周与外转子5的内圆周上的磁体12为偶数极，按照NS交叉方式圆周排列。
电机运行过程中，在无线电力传输装置的发射线圈1与接收线圈3周围避免出现大体积金属导体，防止影响传输效率。
电机运行过程中采用制冷机11同时为定子9、转子8供冷。
电机运行过程中，外杜瓦10内部抽取一定的真空，电机所有部件，包括接收线圈3、整流逆变单元4、磁力传动装置外转子5、电机定子9与电机转子8均存在于真空环境中，减小气体对流传热。
本发明的工作过程如下：
变频器将工频电源转换成射频电源，通过发射线圈发射，与发射线圈谐振频率一致的接收线圈通过耦合谐振感应出交变电流，通过整流逆变单元将得到的电流供给定子线圈产生旋转磁场，转子绕组产生感应电流形成磁场，与定子旋转磁场相互作用产生转，转矩通过磁力传动装置传输到外负载，电机采用传导冷却，制冷机同时为定、转子供冷。
Claims (5)
1.一种将无线电力传输与磁力传动应用于超导电机的方法，其特征在于：包括有杜瓦、无线电力传输装置、超导电机和磁力传输装置，所述的超导电机位于杜瓦内部，将无线电力传输装置与电机定子相连，磁力传动装置与电机转子主动轴相连,所述的无线电力传输装置包括有发射线圈、接收线圈、变频器和工频电源，所述的接收线圈与发射线圈分别放置在杜瓦内外两侧有效距离内，发射线圈连接变频器并与工频电源相连，发射线圈、变频器和工频电源放置在杜瓦外部，所述的接收线圈通过整流逆变单元与超导电机定子绕组相连，接收线圈、整流逆变单元放置在杜瓦内部；所述的磁力传动装置包括内转子与外转子，外转子与电机主动轴相连，内转子连接负载端，外转子和内转子分别安装在杜瓦内外两侧，变频器将工频电源转换成射频电源，通过发射线圈发射，与发射线圈谐振频率一致的接收线圈通过耦合谐振感应出交变电流，通过整流逆变单元将得到的电流供给定子线圈产生旋转磁场，转子绕组产生感应电流形成磁场，与定子旋转磁场相互作用产生转矩，转矩通过磁力传动装置传输到外负载。
2.根据权利要求1所述的一种将无线电力传输与磁力传动应用于超导电机的方法，其特征在于：所述的杜瓦采用无磁材料。
3.根据权利要求1所述的一种将无线电力传输与磁力传动应用于超导电机的方法，其特征在于：所述的磁力传动装置的内转子的外圆周与外转子的内圆周上的磁体为偶数极，按照NS交叉方式圆周排列。
4.根据权利要求1所述的一种将无线电力传输与磁力传动应用于超导电机的方法，其特征在于：所述的超导电机运行过程中采用制冷机同时为定子、转子供冷。
5.根据权利要求1所述的一种将无线电力传输与磁力传动应用于超导电机的方法，其特征在于：在超导电机运行过程中，杜瓦内部抽取真空。
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