CN1311616C - 高温超导转子电源线和电机 - Google Patents

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Abstract

高温超导(HTS)转子场线圈的有抵抗力的电源线设置在接近转子轴的空间并且通过热传导到回流路径(20)冷却，回流路径(20)通过陶瓷绝缘件(22)连接电线到管状壳壁(18)。电线的长度，横截面和电阻被优化用于使到冷空气的热传导和电阻热的热传输为最小值。电线的热扩张或紧缩通过在电线的冷热端部可变形的部分调节。

Description

高温超导转子电源线和电机
技术领域
本发明通常涉及同步旋转电机。本发明特别的涉及同步电机中转子的高温超导场绕组的电源线。
具有场线圈绕组的同步电机包括旋转发电机，旋转电动机和线形电机，但是并不限制于此。这些电机一般包括电磁耦合的定子和转子。转子包括多极转子芯和安装在转子芯上的线圈绕组。转子中心包括可磁导的固体材料，例如铁心转子。
背景技术
传统的铜绕组一般用于同步电机的转子上。然而铜绕组的电阻可以产生大量的转子热(通过传统的方法所测量是低的)并且减少电机的有用功率。最近，转子已经发展成为一种超导线圈绕组，超导线圈绕组没有电阻并且是具有许多优点的转子线圈绕组。
典型的超导转子绕组由用于结构支撑的围绕圆桶状外壳组合的鞍状线圈形成。这些鞍状线圈是复杂的绕组结构通过和冷冻剂直接接触冷却。电源线通过平行的流路通道由冷却剂冷却，这对控制在高离心加速场内的流动比率和温度稳定性提出了挑战。
发明内容
在本发明的一个示范的实施例中，提供一用于高温超导(HTS)转子绕组线圈的电源线。电源线包括一个附在一个回流式管状壳壁上的加热装置片，一在加热装置片和回流式管状壳壁之间的陶瓷绝缘件，并且热优化电流线和加热装置片结合。
更好的，加热装置片包括两个半片，两个半片的大小可以将回流式管状壳壁夹持在中间，其中电源线包括两个热优化电流线，每一个和加热装置的一个半片结合。半片可以通过电绝缘的螺钉彼此连接。陶瓷绝缘件可以由氧化铍或蓝宝石中的一种形成并且可以是在除去边缘外的两边镀有金属层。热优化电流线特别的被形成为截面、长度和电阻来当使电阻发热和热传导引起的热传输最小化时，有余量地传输瞬时极限转子电流。
在本发明的另一个示范实施例中，HTS转子绕组线圈的电源线包括和一电机的转子电结合的加热装置片。加热装置片与回流式管电绝缘而通过一在加热装置片和回流式管之间用于热传导的陶瓷绝缘件和回流式管热耦合。
在本发明的另一个实施例中，电机包括一和定子和锭子电耦合的转子，转子围绕转子轴相对于定子旋转。转子包括设置在转子轴附近的电线端子。回流式管被提供运输用于热交换器冷却的冷却剂，并且一HTS转子绕组线圈通过本发明的HTS电源线和转子线端子结合，所述电源线包括：一附到回流管壳壁上的加热装置片，一固定在加热装置片和回流管壳壁之间的陶瓷绝缘件，和与加热装置片结合的热优化电流线。
铜编织线部分或类似的，优选的结合在加热装置片和转子线端子之间。
附图说明
图1是一HTS转子场线圈的电源线的组合图；
图2显示了图1的电源线和一热远离支持管；
图3显示了和HTS转子结合的电源线；
图4显示了和铜编织线部分结合的热优化电流线，铜编织线部分连接到陶瓷真空馈通；
图5-8是机械图显示了本发明的HTS转子电源线和转子；和
图9是本发明的电源线的放大组合图。
具体实施方式
参考附图，所显示的是HTS转子绕组线圈的电源线。HTS线圈的开始和终止线(没有显示)，优选的焊接在铜端子14上，铜端子14固定在转子轴附近以便他们承受低离心负载。回流式管20传输来自HTS线圈热交换冷却管的冷却剂，接近铜端子14，到转子轴的末端(见附图8)在那里一连接的流体传导传送冷却剂到一低温冷却液体外部源。短编织铜线部分12连接线圈端子14到铜加热装置片16。优选的，加热装置片16由两个半片形成，两个半片的大小将回流式管20的壳壁18夹持在中间。加热装置半片16通过电绝缘的螺钉24彼此连接在一起，见附图9，加热装置半片支持离心负载。
镀有金属层的陶瓷绝缘件22一边被焊接到加热装置片16上，另一边焊接到回流式管18以便电源线被传导冷却，而不使转子回流路径加热。加热装置片16与回流式管20通过陶瓷绝缘件22电绝缘，但是有效抑制低温差的热，因为陶瓷绝缘件22被设计的用来在冷却温度高温传导。陶瓷绝缘件22典型的由氧化铍(铍氧化物)或蓝宝石的薄片制成，他们在除去边缘外的两边镀有金属层，为了提供HTS线圈的充足的电绝缘。典型的绝缘件厚度从0.040”到0.125”之间变化。厚的绝缘件以降低加热装置的冷却能力为代价来提高电绝缘或HTS线圈的电压击穿能力。
热优化电流线26一边焊接到加热装置片16上，另一边焊接到编织的铜线部分28上，编织的铜线部分28连接到陶瓷真空馈通(真空密封的陶瓷绝缘铜端子)。电流线26被最优化成用于将低热负载的最高电流传输到加热装置。优化电线部分26的横截面，长度和电阻设计成用来以充足的余量传输瞬间的转子电流并且由欧姆电阻发热和热传导引起的到冷端的热传输最小化。电源线的热优化部分通过一薄壁使远离热的玻璃纤维管30支持，玻璃纤维管30一末端附到转子芯并且另一末端支持加热装置片16和回流式壳壁18。
本发明的HTS转子电源线的结构，电源线的加热装置片和电机的转子电结合并且与回流式管电绝缘，而当通过加热装置片和回流式管之间的陶瓷绝缘件与回流式管热耦合。陶瓷绝缘件在加热装置片和回流式管之间提供热传导。热优化电流线当使热传输最小化时适应瞬时现象。
而所描述的本发明和目前被认为是最实用的和首选的实施例相关，本发明将被理解为不限制于实施例中所披露的，相反，将覆盖各种修改和包括在附加的权利要求的精神和范围内的相当的组合。

Claims (18)

1.用于高温超导转子绕组线圈的电源线，包括：
一附在一回流管壳壁(18)上的加热装置片(16)；
一安装在加热装置片和回流管壳壁之间的陶瓷绝缘件(22)；和
与加热装置片结合的热优化电流线(26)。
2.如权利要求1所述的用于高温超导转子绕组线圈的电源线，其特征在于，加热装置片(16)包括两个大小可以将回流管壳壁(18)夹持在中间的半片，并且其中电源线包括两个热优化电流线(26)，每一个热优化电流线和每一个加热装置半片相结合。
3.如权利要求2所述的用于高温超导转子绕组线圈的电源线，其特征在于，半片由电绝缘的螺钉(24)彼此固定。
4.如权利要求1所述的用于高温超导转子绕组线圈的电源线，其特征在于，陶瓷绝缘件(22)由氧化铍或蓝宝石中的一种形成。
5.如权利要求4所述的用于高温超导转子绕组线圈的电源线，其特征在于，陶瓷绝缘件(22)在除去边缘的两边镀有金属层。
6.如权利要求1所述的用于高温超导转子绕组线圈的电源线，其特征在于，热优化电流线(26)的形成横截面、长度和电阻来当由电阻热和热传导引起的热传输为最小值时，有余量地传输转子瞬时电流。
7.用于高温超导转子绕组线圈的电源线，电源线包括和电机转子电结合的加热装置片(16)，加热装置片与回流管(20)电绝缘而通过陶瓷绝缘件(22)与回流管热耦合，陶瓷绝缘件设置在加热装置片和回流管之间用于热传导，电源线包括与加热装置片(16)结合的热优化电流线(26)。
8.如权利要求7所述的用于高温超导转子绕组线圈的电源线，其特征在于，热优化电流线(26)形成横截面、长度和电阻来当由电阻热和热传导引起的热传输为最小值时，有余量地传输转子瞬时电流。
9.如权利要求7所述的用于高温超导转子绕组线圈的电源线，其特征在于，陶瓷绝缘件由氧化铍或蓝宝石中的一种形成。
10.如权利要求9所述的用于高温超导转子绕组线圈的电源线，其特征在于，陶瓷绝缘件(22)在除去边缘的两边镀有金属层。
11.一电机，包括：
一定子；
一与定子耦合的转子，用于围绕转子轴相对于定子旋转，转子包括设置在转子轴附近的线端子；
一运输用于热交换器冷却的冷却剂的回流管；和
通过电源线和转子线端子结合的高温超导转子绕组线圈，所述电源线包括：
一附到回流管壳壁(18)上的加热装置片(16)，
一固定在加热装置片和回流管壳壁之间的陶瓷绝缘件(22)，和
与加热装置片结合的热优化电流线(26)。
12.如权利要求11所述的电机，进一步包括在加热装置片和转子线端子之间结合的电线部分(12)。
13.如权利要求12所述的电机，其特征在于，电线部分(12)包括铜编织线。
14.如权利要求11所述的电机，其特征在于，加热装置片(16)包括两个大小可以将回流管壳壁(18)夹持在中间的半片，和其中热优化电流线(26)中的第一个是结合于所述两个半片中的一个，而热优化电流线(26)中的第二个是结合于所述两个半片中的另一个。
15.如权利要求14所述的电机，其特征在于，半片由电绝缘的螺钉(24)彼此固定。
16.如权利要求11所述的电机，其特征在于，陶瓷绝缘件(22)由氧化铍或蓝宝石中的一种形成。
17.如权利要求16所述的电机，其特征在于，陶瓷绝缘件(22)在除去边缘的两边镀有金属层。
18.如权利要求11所述的电机，其特征在于，热优化电流线(26)的形成横截面、长度和电阻来当由电阻热和热传导引起的热传输为最小值时，有余量传输转子瞬时电流。
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