CN203313037U - 一种有充磁位的充磁式超导电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种有充磁位的充磁式超导电机，包括机壳、由输出轴、力矩管、冷媒腔、转子骨架、真空腔、隔热层构成的转子部分、由定子绕组和定子磁轭构成的定子部分以及为冷媒管支撑轴提供冷媒的冷却系统，在转子骨架上对称镶嵌有多个超导励磁绕组，各超导励磁绕组均由多个同心闭环的超导环叠加构成，在定子绕组的一个极位或一对极位处设有由充磁绕组构成的充磁工位。在电机工作过程中，若励磁磁场强度下降时，通过充磁工位对超导励磁绕组进行动态磁场补充，可长期保持磁场强度不变。产品具有结构简单、可靠性高、使用效果好、应用范围广泛等优点。

Description

一种有充磁位的充磁式超导电机

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，涉及一种有充磁位的充磁式超导电机。

背景技术

大功率超导电机由于具有高效节能且体积和重量只有传统电机的1/3到1/2等优点，在舰船、电力机车等行业正日臻受到用户的欢迎。现有超导电机的主流是超导材料制成旋转的励磁绕组，将超导励磁绕组的两端引到滑环上，并通过大电流滑环对其供电而形成励磁磁场，但现有技术结构在实际应用中存在有因滑环磨损降低系统的可靠性以及超导线圈的接头处理比较复杂的问题；另外，因超导材料绕制复杂，且滑环寿命有限，更换困难，目前公知的超导电机还存在有系统结构复杂、故障率高等不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单、制造成本低、可靠性高、使用效果好且应用范围广泛的有充磁位的充磁式超导电机。

为解决上述技术问题，本实用新型的实现方案是这样的：

一种有充磁位的充磁式超导电机，包括机壳、由输出轴、力矩管、冷媒腔、转子骨架、真空腔和隔热层构成的转子部分、由定子绕组和定子磁轭构成的定子部分以及为冷媒腔提供冷媒的冷却系统，真空腔和隔热层设置于转子骨架外，在转子骨架上对称镶嵌有p个超导励磁绕组，p为≥4的偶数，各超导励磁绕组均由n个同心闭环的超导环叠加构成，n为≥1的自然数，在定子绕组的一个极位或一对极位处设有由充磁绕组构成的充磁工位。

本实用新型的进一步技术解决方案在于：所说的各超导励磁绕组均由n个形状为圆环形、椭圆环形、方环形、矩环形的同心闭环的超导环叠加构成。

本实用新型的进一步技术解决方案在于：在超导励磁绕组的最外层设置有用于防止热辐射的隔热层。

本实用新型的进一步技术解决方案在于：在定子绕组相隔180°的两个极位处各设有一个由充磁绕组构成的充磁工位。

本实用新型针对现有技术做出的主要改进是：将超导材料按励磁绕组的规格要求制成n个超导环进行叠加构成一个磁极绕组(每个超导环根据电机结构的需要被设计成大小不同的跑道式闭环结构，便于叠加成为一个个相同的超导磁极绕组，参见图3)，并按电机的极数p(为≥4的偶数)需要将p个磁极绕组对称镶嵌在转子骨架上，在磁极绕组的周围设置超导工作的低温环境，并在最外层设置防止热辐射的隔热层；将定子绕组其中一个极位(单充磁位)或一对极位(对称充磁位)的位置作为充磁工位，在该位置处设置充磁绕组，通过该位置可以对转子进行充磁，待达到超导励磁绕组内的额定磁场强度后，电机即可开始正常工作。在电机工作过程中，若励磁磁场强度下降时，通过该充磁工位对超导励磁绕组进行动态磁场补充，这样可以长期保持磁场强度不变。本实用新型的特点是超导励磁绕组由n个超导闭环叠加组成，没有供电端子引出，没有接头和大电流供电滑环，仅通过非接触式的充磁就可以维持励磁磁场强度保持不变，这就使得超导电机的结构简单、制作成本低、可靠性高、使用效果好、应用范围广泛。

附图说明

图1：本实用新型的结构示意图。

图2：本实用新型一个具体实施例——24极超导电机中单充磁位绕组展开分布示意图。

图3：超导环的结构示意图。

图4：24极超导电机中对称充磁位的结构示意图。

图中各数字标号的名称分别是：1－输出轴，2－力矩管，3－机壳，4－定子磁轭，5－定子绕组，6－超导励磁绕组，61－超导环，62－安装孔，63－安装板，7－冷媒腔，8－转子骨架，9－充磁绕组，10－真空腔，11－隔热层，12－冷媒，13－旋转接头，14－真空泵，15－冷却系统。

具体实施方式

参见附图，本实用新型所述的有充磁位的充磁式超导电机由输出轴1、力矩管2、机壳3、定子磁轭4、定子绕组5、超导励磁绕组6、冷媒腔7、转子骨架8、充磁绕组9、真空腔10、隔热层11、冷媒12、旋转接头13、真空泵14及冷却系统15等组成。多个超导励磁绕组6对称镶嵌在转子骨架8上。各超导励磁绕组6均由多个同心闭环的超导环61叠加构成(参见图3)，励磁绕组没有接头和大电流供电滑环。本实用新型的超导励磁磁场是由设置在定子上的一个极位(或者一对极位)的充磁绕组进行充磁建立起来的。冷媒腔7通过旋转接头13与冷却系统15连接。真空腔10与真空泵14连接

本实用新型的一种实际结构以图2和图4所示的24极充磁式超导电机为例，将超导材料在安装板63上制成多个超导环61，多层叠加构成每个超导励磁绕组，将24组超导励磁绕组均布在转子骨架上8，在超导励磁绕组的周围构成满足超导工作的低温环境，并在转子的最外层设置隔热层，然后将励磁绕组的第13号(或者第1和13号)位置对应的定子绕组空出，安装充磁绕组，在电机安装完成后运行前，根据励磁绕组的设计磁极方向由13号位(或者第1和13号位)的充磁绕组分别进行充磁使所有励磁绕组达到额定磁场强度，电机即可正常工作，在工作中因扰动造成的励磁磁场强度下降，由充磁工位对励磁绕组进行动态充磁，以维持磁场强度保持不变。这样可以省去供电滑环，没有超导接头的接触电阻，电机的效率高、结构简单、制造成本低、可靠性高、应用范围广泛。

对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上的改变不应认为偏离了本实用新型保护的范围，任何在权利要求保护范围内的变形均落入本实用新型的保护范围，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (4)

1.一种有充磁位的充磁式超导电机，包括机壳(3)、由输出轴(1)、力矩管(2)、冷媒腔(7)、转子骨架(8)、真空腔(10)和隔热层(11)构成的转子部分、由定子绕组(5)和定子磁轭(4)构成的定子部分以及为冷媒腔(7)提供冷媒(12)的冷却系统(15)，真空腔(10)和隔热层(11)设置于转子骨架(8)外，其特征在于：在转子骨架(8)上对称镶嵌有p个超导励磁绕组(6)，p为≥4的偶数，各超导励磁绕组(6)均由n个同心闭环的超导环(61)叠加构成，n为≥1的自然数，在定子绕组(5)的一个极位或一对极位处设有由充磁绕组(9)构成的充磁工位。

2.根据权利要求1所述的有充磁位的充磁式超导电机，其特征在于：所说的各超导励磁绕组(6)均由n个形状为圆环形、椭圆环形、方环形、矩环形的同心闭环的超导环(61)叠加构成。

3.根据权利要求1所述的有充磁位的充磁式超导电机，其特征在于：在超导励磁绕组(6)的最外层设置有隔热层(11)。

4.根据权利要求1所述的有充磁位的充磁式超导电机，其特征在于：在定子绕组(5)相隔180°的两个极位处各设有一个由充磁绕组(9)构成的充磁工位。

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