RU2689395C1 - Inductor electric machine based on high-temperature superconductors - Google Patents

Inductor electric machine based on high-temperature superconductors Download PDF

Info

Publication number
RU2689395C1
RU2689395C1 RU2018127391A RU2018127391A RU2689395C1 RU 2689395 C1 RU2689395 C1 RU 2689395C1 RU 2018127391 A RU2018127391 A RU 2018127391A RU 2018127391 A RU2018127391 A RU 2018127391A RU 2689395 C1 RU2689395 C1 RU 2689395C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
stator
disk
hts
elements
Prior art date
Application number
RU2018127391A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Константин Львович Ковалев
Кирилл Андреевич Модестов
Юрий Игоревич Кован
Сергей Владимирович Журавлев
Людмила Александровна Егошкина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)"
Priority to RU2018127391A priority Critical patent/RU2689395C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2689395C1 publication Critical patent/RU2689395C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K55/00—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures
    • H02K55/02—Dynamo-electric machines having windings operating at cryogenic temperatures of the synchronous type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Abstract

FIELD: electric power engineering.SUBSTANCE: invention relates to electric power industry, namely to inductor electric machines with combined excitation based on high-temperature superconductors (HTSC). Inductor electric machine comprises disk stator with armature winding made of coils in form of trapezoids uniformly distributed in circumferential direction on surface of stator disc, disk rotor with trapezoidal holes, in which trapezoid stacks of plates of second-generation tapes of HTSC are installed, located on the stator is an excitation winding made of two annular axisymmetric coils separated with spacers. A band is installed on cylindrical side and flat end surfaces of the rotor disc. Machine shaft is made from nonmagnetic material.EFFECT: increased specific weight and dimensions and power indices, as well as operational reliability, provision of compactness and manufacturability of electric machine.5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к индукторным электрическим машинам с комбинированным возбуждением на основе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) и может быть использовано в качестве генератора тока высокой частоты для криогенных потребителей наземного и космического назначения, а также в двигательном режиме в качестве привода компрессора или вакуумного турбомолекулярного насоса в составе различных пневмосистем на борту космического летательного аппарата.The invention relates to power engineering, in particular to inductor electric machines with combined excitation based on high-temperature superconductors (HTSC) and can be used as a high-frequency current generator for cryogenic consumers of land and space purposes, as well as in a motor mode as a compressor or vacuum drive a turbomolecular pump comprising various pneumatic systems aboard a spacecraft.

Известны индукторная машина с комбинированным возбуждением (см.Бут Д. А. Бесконтактные электрические машины: Учеб. пособие для электромеханических и электроэнергетических спец. втузов. - М.: Высш. шк., 1985. - 255 с, стр. 129 рис. 4.12а и идентичная конструкция на стр. 99 рис. 3.18а), индукторный ВТСП-двигатель и ВТСП-двигатель с «вмороженным» магнитным полем (см. Электрические машины и устройства на основе массивных высокотемпературных сверхпроводников, под редакцией Л.К. Ковалева, К.Л. Ковалева и С.М-А. Конеева. - М.:, ФИЗМАТЛИТ, 2010. - 396 с, стр. 24, рис. 1.10 а и е), электрическая дисковая машина (Патент №2256997, БИ №20 от 20.07.2005),.Known inductor machine with combined excitation (see But A. A. Contactless electric machines: A textbook for electromechanical and electric power special technical schools. - M .: Higher school. 1985. - 255 s, p. 129 fig. 4.12 a and identical design on page 99 of Fig. 3.18a), an inductor HTS engine and a HTS engine with a “frozen-in” magnetic field (see Electric Machines and Devices Based on Massive High-Temperature Superconductors, edited by LK Kovaleva, K L. Kovaleva and S. M. -A. Koneev. - M.:, FIZMATLIT, 2010. - 396 s, p. 24, fig. 1.10 a and e), email Electric disk machine (Patent No. 2256997, BI No. 20 dated 07/20/2005) ,.

Общий основной недостаток известных устройств - относительно невысокие значения массогабаритных показателей. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является принятая за прототип электрическая машина, содержащая статор с обмоткой якоря, композитный ротор, содержащий элементы на основе высокотемпературных сверхпроводниковых материалов (ВТСП) (см. Электрические машины и устройства на основе массивных высокотемпературных сверхпроводников, под редакцией Л.К. Ковалева, К.Л. Ковалева и С.М-А. Конеева. - М.:, ФИЗМАТЛИТ, 2010. - 396 с, стр. 24, рис. 1.10 е).A common major drawback of the known devices is the relatively low values of the weight and size parameters. The closest in technical essence of the present invention is an electric machine adopted as a prototype, containing a stator with armature winding, a composite rotor containing elements based on high-temperature superconducting materials (HTSC) (see Electric Machines and Devices Based on Massive High-Temperature Superconductors, edited KK Kovaleva, KL Kovaleva and S.M.A. Koneev. - M.:, FIZMATLIT, 2010. - 396 p., P. 24, fig. 1.10 e).

Задачи, на решение которых направлено заявляемое изобретение, заключаются в снижении массы и габаритов электрической машины, повышении надежности конструкции и упрощении технологии ее изготовления.The tasks to be solved by the claimed invention are to reduce the weight and dimensions of the electric machine, increase the reliability of the design and simplify its manufacturing technology.

Указанные задачи решаются за счет того, что в индукторной электрической машине на основе высокотемпературных сверхпроводников, содержащей статор с обмоткой якоря, композитный ротор, содержащий элементы на основе высокотемпературных сверхпроводниковых материалов (ВТСП) статор и ротор выполнены в виде дисков (торцевая конструкция) из немагнитного материала. Дисковый композитный ротор расположен на немагнитном валу.These problems are solved due to the fact that in an inductor electric machine based on high-temperature superconductors containing a stator with armature winding, a composite rotor containing elements based on high-temperature superconducting materials (HTS), the stator and rotor are made in the form of discs (end structure) of non-magnetic material . The disk composite rotor is located on a non-magnetic shaft.

Обмотка якоря выполнена в виде катушек, равномерно распределенных по окружности на поверхности диска статора. На диске ротора расположены трапецеидальные отверстия, равномерно распределенные по окружности диска ротора, в которых установлены трапецеидальные элементы из ВТСП материала, которые создают зубчатую структуру ротора путем чередования участков с магнитной проницаемостью немагнитного материала диска ротора (μ~1) и участков с магнитной проницаемостью ВТСП трапецеидальных элементов (μ~0,1).The armature winding is made in the form of coils uniformly distributed around the circumference on the surface of the stator disk. The rotor disk contains trapezoidal holes evenly distributed around the rotor disk circumference, in which trapezoidal elements of HTS material are installed, which create the rotor gear structure by alternating sections with magnetic permeability of non-magnetic rotor disk material (μ ~ 1) and sections with magnetic permeability of HTS trapezoidal elements (μ ~ 0,1).

Снаружи диска ротора на боковой и торцевых поверхностях расположен бандаж, который выполняется из высокопрочного немагнитного материала с низкой плотностью по сравнению с электротехнической сталью, например титан, углепластик, углеволокно.Outside the rotor disk on the side and end surfaces is a bandage, which is made of high-strength non-magnetic material with low density compared with electrical steel, such as titanium, carbon fiber, carbon fiber.

На статоре размещена обмотка возбуждения, выполненная из двух кольцевых осесимметричных катушек из токопроводящего материала, разделенных дистанционными прокладками.On the stator there is an excitation winding made of two annular axisymmetric coils of conductive material separated by spacers.

В качестве токопроводящего материала обмоток возбуждения и якоря используются резистивные проводники (медь, алюминий), гиперпроводники, высокотемпературные сверхпроводники первого поколения и ВТСП ленты второго поколения, а также соединения на основе MgB2.As a conductive material of the windings of the excitation and armature are used resistive conductors (copper, aluminum), hyperconductors, high-temperature superconductors of the first generation and HTS tapes of the second generation, as well as compounds based on MgB 2 .

Техническим результатом использования данного изобретения является повышение удельных массогабаритных и энергетических показателей, а также эксплуатационной надежности, обеспечение компактности и технологичности выполнения электрической машины.The technical result of the use of this invention is to increase the specific weight, weight and energy indicators, as well as operational reliability, ensuring compactness and manufacturability of the electric machine.

Технический результат обеспечивается тем, что, в отличие от прототипа, представляющего собой индукторную электрическую машину с ВТСП на роторе в виде объемных ВТСП элементов, основным недостатком которой являются относительно невысокие значения массогабаритных и энергетических показателей, что обусловлено использованием в конструкции ферромагнитных материалов, в заявляемой конструкции решение задачи повышения массогабаритных показателей достигается путем применения в конструкции машины немагнитных высокопрочных материалов с низкой плотностью.The technical result is ensured by the fact that, in contrast to the prototype, which is an inductor electrical machine with HTS on the rotor in the form of bulk HTS elements, the main drawback of which is relatively low values of mass-dimensional and energy indicators, due to the use of ferromagnetic materials in the design The solution of the problem of increasing mass and dimensional parameters is achieved by using non-magnetic high-strength materials with no Coy density.

Кольцевая обмотка осевого возбуждения расположена на статоре и предназначена как для создания постоянного осевого магнитного потока с возможностью его регулирования, так и импульсного магнитного потока для намагничивания ВТСП элементов («вмораживания» магнитного потока) на роторе. Так как токовая нагрузка обмотки возбуждения при этом будет различна, последняя может быть выполнена на базе различных типов токопроводящих материалов, например с использованием традиционных резистивных проводников (медь, алюминий), гиперпроводников (сверхчистый алюминий), ВТСП лент первого и ВТСП лент второго поколения, а также ВТСП проводов на основе соединения MgB2.The ring winding of the axial excitation is located on the stator and is intended both to create a permanent axial magnetic flux with the possibility of its regulation and a pulsed magnetic flux for magnetizing HTSC elements (“freezing” the magnetic flux) on the rotor. Since the excitation winding current will be different, the latter can be made on the basis of various types of conductive materials, for example using traditional resistive conductors (copper, aluminum), hyperconductors (ultrapure aluminum), HTS tapes of the first and HTS tapes of the second generation, and also HTS wires based on the MgB 2 compound.

Для обеспечения равномерного рабочего зазора при сборке и при работе в сильных магнитных полях, имеющих место в импульсном режиме при намагничивании сверхпроводниковых элементов ротора, между катушками обмотки возбуждения установлены дистанционные прокладки.To ensure a uniform working gap when assembling and when operating in strong magnetic fields that take place in a pulsed mode when magnetizing the superconducting rotor elements, remote spacers are installed between the coils of the field winding.

Выполнение обмотки якоря в виде катушек трапецеидальной формы позволяет с максимальным коэффициентом заполнения разместить обмотку на диске статора, что повышает потокосцепление обмотки якоря с основным магнитным потоком машины и способствует, благодаря также и применению сверхпроводниковых материалов, повышению удельной мощности заявляемой конструкции машины.Execution of the armature winding in the form of trapezoidal coils allows to place the winding on the stator disk with the maximum fill factor, which increases the flux linkage of the armature winding with the machine’s main magnetic flux and contributes, thanks also to the use of superconducting materials, to increasing the specific power of the inventive machine design.

Создание переменной составляющей магнитного потока в заявляемой конструкции электрической машины достигается за счет зубчатости ротора, обеспечиваемой разнородными по магнитным свойствам (магнитной проницаемости) участками ротора: ВТСП элементы между немагнитными зубцами.The creation of the variable component of the magnetic flux in the claimed design of the electric machine is achieved by the rotor jaggedness provided by the rotor sections that are heterogeneous in magnetic properties (magnetic permeability): HTS elements between non-magnetic teeth.

С этой целью применены ВТСП элементы в виде стопок (набора) пластин из ВТСП лент второго поколения, пропаянных по периметру для придания монолитности, равномерно распределенных по окружности диска ротора и разделенных немагнитным высокопрочным материалом ротора, выполняющим также функцию бандажа ВТСП элементов, что повышает надежность конструкции.For this purpose, HTS elements are used in the form of stacks (sets) of plates of second-generation HTS tapes soldered around the perimeter to give solidity evenly distributed around the circumference of the rotor disk and separated by a non-magnetic high-strength rotor material, which also functions as a bandage of HTS elements, which increases the reliability of the design .

Следует отметить, что ВТСП элементы ротора в виде стопок пластин по сравнению с объемными ВТСП, используемыми в прототипе, обладают рядом существенных преимуществ: более высокой токонесущей способностью, большей величиной «вмораживаемого» магнитного поля при температуре жидкого азота (77К), более высокой технологичностью, которая обусловлена возможностью изготовления ВТСП элементов различной формы, а также значительно меньшим временем захолаживания.It should be noted that the HTS elements of the rotor in the form of stacks of plates compared to the bulk HTS used in the prototype, have a number of significant advantages: higher current-carrying capacity, higher magnitude of the “frozen” magnetic field at the temperature of liquid nitrogen (77K), higher manufacturability, which is due to the possibility of producing HTS elements of various shapes, as well as significantly less cooling time.

Торцевая конструкция заявляемого изобретения предполагает следующие преимущества:End design of the claimed invention involves the following advantages:

- создание осевого магнитного потока предпочтительней радиальному из-за отсутствия перемагничивания ВТСП материалов;- the creation of an axial magnetic flux is preferable to the radial one due to the absence of magnetic reversal of HTSC materials;

- возможность регулирования величины рабочего зазора для изменения напряжения на зажимах генератора;- the ability to control the size of the working gap to change the voltage at the terminals of the generator;

- повышение технологичности выполнения электрической машины благодаря простоте изготовления композитного ротора и кольцевой катушки статора.- improving the manufacturability of the electric machine due to the ease of manufacture of the composite rotor and the stator ring coil.

Как было отмечено, отличительными особенностями заявляемой конструкции являются отсутствие ферромагнитных материалов в активной зоне машины и расположение всех обмоток на статоре. Отсутствие насыщения позволяет линейно регулировать магнитный поток в зависимости от силы тока в обмотке возбуждения, а отсутствие подвижных электрических контактов существенно повышает надежность работы машины и расширяет область ее применения.As noted, the distinctive features of the claimed design are the absence of ferromagnetic materials in the active zone of the machine and the location of all the windings on the stator. The absence of saturation allows linearly adjusting the magnetic flux depending on the current strength in the excitation winding, and the absence of moving electrical contacts significantly increases the reliability of the machine and expands its area of application.

Одним из путей повышения удельной мощности и улучшения массогабаритных показателей заявляемого типа электрической машины является выполнение машины торцевой многодисковой с рядом чередующихся дисковых статоров и роторов. При этом в режиме генератора мощность, генерируемая одной парой дисковых статоров и роторов, суммируется с мощностями других пар дисковых статоров и роторов.One of the ways to increase the specific power and improve the mass and dimensional parameters of the claimed type of electric machine is to perform a multi-disk end machine with a number of alternating disk stators and rotors. In the generator mode, the power generated by one pair of disk stators and rotors is summed with the powers of the other pairs of disk stators and rotors.

Конструкция электрической машины предполагает также двигательный режим работы. Причем пусковой режим возможен без использования частотного преобразователя, поскольку на ротор будет действовать гистерезисный момент, обусловленный гистерезисными явлениями в ВТСП элементах и разгоняющий ротор до синхронной скорости вращения.The design of the electric machine also assumes the motor mode of operation. Moreover, the starting mode is possible without using a frequency converter, since a hysteresis moment will act on the rotor due to hysteresis phenomena in the HTSC elements and the accelerating rotor up to the synchronous rotational speed.

На фиг. 1 показан продольный разрез индукторной электрической машины на основе высокотемпературных сверхпроводников.FIG. 1 shows a longitudinal section of an inductor electric machine based on high-temperature superconductors.

На фиг. 2 показано поперечное сечение А-А индукторной электрической машины на основе высокотемпературных сверхпроводников.FIG. 2 shows a cross section A-A of an inductor electrical machine based on high-temperature superconductors.

На фиг. 3 показан дисковый ротор с ВТСП элементами.FIG. 3 shows a disc rotor with HTS elements.

Индукторная электрическая машина на основе высокотемпературных сверхпроводников содержит: статор 1 с обмоткой якоря 3, выполненной из катушек в форме трапеций, равномерно распределенных по окружности на поверхности диска статора, дисковый ротор 4 с трапецеидальными отверстиями, в которых установлены трапецеидальные стопки пластин 5 из ВТСП лент второго поколения, расположенные на статоре катушки обмотки возбуждения 2, разделенные дистанционными прокладками 6, бандаж 7 на цилиндрической боковой и плоских торцевых поверхностях диска ротора, немагнитный вал 8, фланец 9, в котором, как и на боковой поверхности статора 1, выполнены отверстия для прохождения хладагента (не показаны).The induction electrical machine based on high-temperature superconductors contains: a stator 1 with armature winding 3 made of trapezoid-shaped coils evenly distributed around the circumference on the surface of the stator disk, a disk rotor 4 with trapezoidal holes in which trapezoidal stacks of plates 5 are installed with HTS tapes of the second generations located on the stator of the excitation winding coil 2, separated by spacers 6, band 7 on the cylindrical side and flat end surfaces of the roto disc Pa, non-magnetic shaft 8, flange 9, in which, as on the side surface of the stator 1, there are holes for the passage of refrigerant (not shown).

Особенностью заявляемого изобретения является то, что электрическая машина может работать в трех режимах: индукторном, с «вмороженным» магнитным потоком и индукторном с комбинированным возбуждением:A feature of the claimed invention is that the electric machine can operate in three modes: inductor, with a "frozen" magnetic flux and inductor with a combined excitation:

1. Индукторный режим. Немагнитный диск с установленными на нем ВТСП элементами вращается в магнитном поле, создаваемом кольцевыми катушками обмотки возбуждения на статоре. При этом в обмотке якоря наводится ЭДС за счет зубчатости ротора, обеспечиваемой различием в магнитной проницаемости чередующихся участков с диамагнитными (ВТСП с μ~0,1) и немагнитными (μ~1) материалами ротора.1. Inductor mode. A nonmagnetic disk with HTS elements mounted on it rotates in a magnetic field created by ring coils of the excitation winding on the stator. At the same time, EMF is induced in the armature winding due to the rotor serration, provided by the difference in magnetic permeability of alternating sections with diamagnetic (HTS with μ ~ 0.1) and non-magnetic (μ ~ 1) materials of the rotor.

2. Режим с «вмороженным» магнитным потоком. После охлаждения ВТСП до температуры жидкого азота (77К) производится импульсное намагничивание ВТСП с помощью предназначенных для импульсного намагничивания катушек обмотки возбуждения. ВТСП элементы на роторе, «захватывая» магнитный поток, становятся криомагнитами. Катушки, индуцировавшие импульсное магнитное поле, обесточиваются и машина работает как магнитоэлектрическая.2. Mode with “frozen” magnetic flux. After cooling the HTS to the temperature of liquid nitrogen (77K), a pulsed magnetisation of the HTSC is performed using excitation winding coils intended for pulsed magnetization. HTS elements on the rotor, “capturing” the magnetic flux, become cryomagnets. The coils that induced the pulsed magnetic field are de-energized and the machine operates as a magnetoelectric.

3. Индукторный с комбинированным возбуждением. В этом режиме рабочий магнитный поток создается за счет одновременного действия обмотки возбуждения из 2-х кольцеобразных катушек на статоре и ВТСП элементов с «вмороженным» (согласно п. 2) магнитным потоком на роторе.3. Inductor with combined excitation. In this mode, the working magnetic flux is created due to the simultaneous action of the excitation winding from 2 ring-shaped coils on the stator and HTS elements with “frozen” (according to item 2) magnetic flux on the rotor.

Следует также отметить, что выполнение вала и бандажа ротора из немагнитного материала имеет наиболее важное значение при работе машины в 2-х режимах: с «вмороженным» магнитным потоком и индукторном с комбинированным возбуждением, так как снижение при этом магнитных полей рассеяния способствует концентрации магнитного поля в зоне ВТСП элементов в процессе «вмораживания» магнитного поля в ВТСП стопки при импульсном намагничивании. Использование ранее указанных немагнитных материалов с низкой плотностью для изготовления вала и бандажа ротора способствует также снижению массы машины.It should also be noted that the execution of the shaft and the rotor bandage from a non-magnetic material is most important when the machine is operated in 2 modes: with a "frozen-in" magnetic flux and inductor with a combined excitation, since the reduction of the magnetic stray fields contributes to the concentration of the magnetic field in the HTS zone of elements in the process of “freezing” the magnetic field in the HTS stack with pulsed magnetization. The use of the previously mentioned non-magnetic materials with low density for the manufacture of the shaft and the rotor banding also contributes to reducing the mass of the machine.

Проведены компьютерное моделирование заявляемой конструкции электрической машины, а также экспериментальные исследования на физической модели индукторной электрической машины на основе высокотемпературных сверхпроводников в режиме генератора. Получены фактические параметры модели генератора в среде жидкого азота и выработаны рекомендации к проектированию полномасштабного образца генератора, а также подтверждена возможность реализации такой конструкции при указанных выше 3-х режимах работы.Computer simulations of the claimed electrical machine design, as well as experimental studies on a physical model of an inductor electrical machine based on high-temperature superconductors in generator mode, have been carried out. The actual parameters of the generator model in liquid nitrogen were obtained and recommendations for designing a full-scale generator sample were made, and the possibility of implementing such a design with the above 3 modes of operation was confirmed.

Claims (5)

1. Индукторная электрическая машина на основе высокотемпературных сверхпроводников, содержащая статор с обмоткой якоря, композитный ротор, содержащий элементы на основе высокотемпературных сверхпроводниковых материалов (ВТСП), отличающаяся тем, что статор и ротор выполнены в виде дисков из немагнитного материала, дисковый композитный ротор расположен на немагнитном валу, обмотка якоря выполнена в виде катушек в форме трапеций, равномерно распределенных по окружности на поверхности диска статора, на диске ротора с плоскими торцевыми поверхностями расположены трапецеидальные отверстия, равномерно распределенные по окружности диска ротора, в которых установлены трапецеидальные элементы из ВТСП материала, создающие зубчатую структуру ротора путем чередования участков с магнитной проницаемостью немагнитного материала диска ротора и участков с магнитной проницаемостью ВТСП трапецеидальных элементов, снаружи диска ротора на боковой и торцевых поверхностях расположен бандаж, на статоре размещена обмотка возбуждения, выполненная из двух кольцевых осесимметричных катушек из токопроводящего материала, разделенных дистанционными прокладками.1. Inductor electrical machine based on high-temperature superconductors containing a stator with armature winding, a composite rotor containing elements based on high-temperature superconducting materials (HTS), characterized in that the stator and the rotor are made in the form of disks of non-magnetic material, the disk composite rotor is located on non-magnetic shaft, the armature winding is made in the form of coils in the form of trapezoids, evenly distributed around the circumference on the surface of the stator disk, on the rotor disk with flat end faces The surfaces are trapezoidal holes evenly distributed around the rotor disk circumference, in which trapezoidal elements of HTS material are installed, creating a toothed rotor structure by alternating sections with magnetic permeability of non-magnetic material of the rotor disk and sections with magnetic permeability of HTS trapezoidal elements outside the rotor disk on the side and the end surfaces is located a bandage, on the stator there is an excitation winding made of two annular axisymmetric ka tabs of conductive material separated by spacers. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве токопроводящего материала обмоток возбуждения и якоря используются традиционные резистивные проводники (медь, алюминий), гиперпроводники (сверхчистый алюминий), высокотемпературные сверхпроводники первого и второго поколения, а также ВТСП на основе соединения MgB2.2. A machine according to claim 1, characterized in that traditional resistive conductors (copper, aluminum), hyperconductors (ultrapure aluminum), high-temperature superconductors of the first and second generation, as well as high-temperature superconductors based on MgB are used as the conductive material of the field windings and armature. 2 3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве трапецеидальных элементов ротора из ВТСП материала используются стопки пластин из ВТСП лент второго поколения, пропаянных по периметру, или объемные ВТСП элементы, а также блоки на основе соединения МgB2.3. Machine according to claim. 1, characterized in that the rotor elements of trapezoidal HTSC material is used the stack of plates of HTS tapes second generation soldered along the perimeter, or bulk HTSC elements and blocks based on MgB 2 compound. 4. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что бандаж диска ротора выполняется из высокопрочного немагнитного материала с низкой плотностью.4. The machine under item 1, characterized in that the bandage of the rotor disk is made of high-strength non-magnetic material with low density. 5. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что выполняется торцевой многодисковой с рядом чередующихся дисковых статоров и роторов.5. The machine under item 1, characterized in that the end multidisk is performed with a number of alternating disk stators and rotors.
RU2018127391A 2018-07-25 2018-07-25 Inductor electric machine based on high-temperature superconductors RU2689395C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018127391A RU2689395C1 (en) 2018-07-25 2018-07-25 Inductor electric machine based on high-temperature superconductors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018127391A RU2689395C1 (en) 2018-07-25 2018-07-25 Inductor electric machine based on high-temperature superconductors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2689395C1 true RU2689395C1 (en) 2019-05-28

Family

ID=67037129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018127391A RU2689395C1 (en) 2018-07-25 2018-07-25 Inductor electric machine based on high-temperature superconductors

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2689395C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2134478C1 (en) * 1997-12-03 1999-08-10 Московский государственный авиационный институт (технический университет) Superconductor hysteresis machine
RU2256997C1 (en) * 2003-12-26 2005-07-20 Отдел электроэнергетических проблем РАН Disk-type electrical machine
US7489060B2 (en) * 2006-06-30 2009-02-10 General Electric Company Superconducting rotating machines with stationary field coils
US7492073B2 (en) * 2006-06-30 2009-02-17 General Electric Company Superconducting rotating machines with stationary field coils
US7821169B2 (en) * 2004-12-24 2010-10-26 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Axial gap type motor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2134478C1 (en) * 1997-12-03 1999-08-10 Московский государственный авиационный институт (технический университет) Superconductor hysteresis machine
RU2256997C1 (en) * 2003-12-26 2005-07-20 Отдел электроэнергетических проблем РАН Disk-type electrical machine
US7821169B2 (en) * 2004-12-24 2010-10-26 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Axial gap type motor
US7489060B2 (en) * 2006-06-30 2009-02-10 General Electric Company Superconducting rotating machines with stationary field coils
US7492073B2 (en) * 2006-06-30 2009-02-17 General Electric Company Superconducting rotating machines with stationary field coils

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kirtley et al. Motors for ship propulsion
JP5576246B2 (en) Axial gap type brushless motor
CN104883015B (en) Bimorph transducer superconduction exciting field modulating motor
US7382072B2 (en) Generator
AU2023203810B2 (en) Electric motors
US6603231B2 (en) Hybrid superconducting motor/generator
CN102610360B (en) System and method for magnetization of rare-earth permanent magnets
JPS61251459A (en) Permanent magnet variable magnetic reluctance generator
RU123264U1 (en) SUPERCONDUCTIVE SYNCHRONOUS ELECTRIC MACHINE WITH PERMANENT MAGNETS
KR20060090570A (en) Radial airgap, transverse flux motor
CN102664504A (en) Polyphase permanent magnet motor with leakage reactance adjustable structure
RU2664716C1 (en) Superconducting synchronous electric machine with the armature windings and excitation in the fixed cryostat
US6169352B1 (en) Trapped field internal dipole superconducting motor generator
Chow et al. High temperature superconducting rotating electrical machines: An overview
Kolano et al. Amorphous soft magnetic core for the stator of the high-speed PMBLDC motor with half-open slots
Yin et al. High‐torque‐density pseudo‐direct‐drive permanent‐magnet machine with less magnet
CN106374644B (en) A kind of static sealing high-temperature superconductor magnetic flux switching motor
RU2689395C1 (en) Inductor electric machine based on high-temperature superconductors
Ling et al. Design optimization and comparison of linear magnetic actuators under different topologies
RU2696090C2 (en) Superconducting inductor electric machine with combined excitation
Modestov et al. Brushless nonsteel HTS generator with combined excitation with trapped field plates on the rotor
RU2648677C1 (en) Electric machine with permanent magnets and windings from high-temperature superconductor material
RU2546970C1 (en) Unipolar direct-current generator
RU132642U1 (en) SYNCHRONOUS HTSC ELECTRIC MOTOR WITH PERMANENT MAGNETS
WO2016176597A1 (en) Integrated motor generator flywheel with rotating permanent magnet