[發明專利]一種超導爪極電機

有效

• 申請號: 201210422961.2
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102882352A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 焦耀峰;馮超
• 申請（專利權）人: 陜西捷普控制技術有限公司
• 主分類號: H02K55/00
• 分類號: H02K55/00;H02K1/24;H02K3/24
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 李中群

技術領域

本發明屬于電機技術領域，特別涉及一種新型的超導爪極電機。

背景技術

大功率超導電機由于具有高效節能和體積和重量只有傳統電機的1/3到1/2等優點，在艦船、電力機車等行業正日臻受到用戶的歡迎，但超導繞組工作中需要在繞組的周圍形成冷媒循環空間及絕熱結構，故增加了系統復雜性。

現有超導電機主流是超導勵磁繞組旋轉，需要增加傳輸冷媒的旋轉接頭來滿足超導繞組的低溫工作要求，同時超導繞組的供電和檢測信號需要滑環或感應傳輸，導致系統結構復雜，故障率高。另一種超導電機是超導勵磁繞組不動的結構，但轉子電樞供電需要大電流的饋電碳刷，碳刷壽命短，更換困難。為了解決以上難題，催生了本發明的設計思想。

發明內容

本發明目的在于解決現有超導電機應用中存在的超導勵磁繞組旋轉時，需要配套的傳輸冷媒旋轉接頭、以及用于超導繞組的供電和檢測信號的滑環或感應傳輸裝置的問題，提供一種超導爪極電機，該電機在應用中省去了大電流的饋電碳刷和傳輸冷媒的旋轉接頭，降低了電機的制造成本、重量和體積，并提高了電機運行可靠性和效率。

為實現上述發明目的而采用的技術解決方案是這樣的：所提供的超導爪極電機，包括定子部分、轉子部分和機殼，其中，(一)、所述的定子部分包括一只空心支撐軸、定子電樞及磁軛組件和固定在空心支撐軸上的n只勵磁繞組支架及杜瓦結構；所述的空心支撐軸和定子電樞及磁軛組件固定在機殼上，所述每只勵磁繞組支架及杜瓦結構內設置有超導勵磁繞組以及包容超導勵磁繞組的冷腔，所述空心支撐軸內設置有冷媒管路及超導引出線，所述的冷媒管路與超導勵磁繞組的冷腔相通；所述的超導勵磁繞組與超導引出線相聯；(二)、所述的轉子部分包括一只轉子軸和串聯安裝在空心支撐軸上的n只轉子磁軛組；所述每只轉子磁軛組包括A磁軛、B磁軛和聯接A磁軛和B磁軛的固定架；所述的A磁軛和B磁軛在環片結構一側的外圓處均布有多只爪極，每只轉子磁軛組中的兩只磁軛的爪極交錯分布，并對扣在對應超導勵磁繞組的兩側；所述轉子軸通過旋轉部件安裝在機殼上并與轉子磁軛組相連，所述n只轉子磁軛組通過旋轉部件套裝在空心支撐軸上，所述轉子軸和n只轉子磁軛組均可繞轉子軸的中心軸線同步旋轉；所述的A磁軛和B磁軛在超導勵磁繞組通電時，在A磁軛和B磁軛內產生磁場，并在各自的爪極上分別形成N磁極和S磁極。

本發明的技術解決方案還包括：所述的轉子軸與A磁軛連接，A磁軛和B磁軛由固定架連接成為一體構成轉子，可在定子電樞產生的旋轉磁場引導下旋轉。

本發明的技術解決方案還包括：所述的n大于或等于1。

本發明的技術解決方案還包括：所述超導勵磁繞組為以軸線為中心的環形繞組結構；超導勵磁繞組由超導帶材或線材制成。

本發明的技術解決方案還包括：所述的旋轉部件為滾動軸承或滑動軸承。

本發明的技術解決方案還包括：所述的轉子磁軛由導磁而不導電的材料制成，如氧化鐵粉。

本發明具有的有益效果如下所述。

1、本發明采用超導勵磁繞組和空心支撐軸固定不動，而依靠超導勵磁繞組外圍設置的轉子磁軛組在定子電樞旋轉磁場引導下，實現轉子磁軛帶動轉子軸旋轉，而構成超導電機的設計思路，具有結構簡單的優點。

2、本發明采用在超導勵磁繞組周圍設置冷腔，形成了超導磁體工作時需要的冷媒循環空間及杜瓦結構，同時在空心支撐軸內設置冷媒管路及超導引出線，解決了以往需要冷媒傳輸旋轉接頭、大電流饋電碳刷及信號傳輸滑環應用中存在的壽命和更換問題，提高了系統可靠性。

3、本發明的超導爪極電機可根據輸出功率的大小選擇由一只或多只超導勵磁繞組和轉子磁軛組構成，方便了大功率輸出的擴展應用，滿足了不同場合的要求，同樣具有結構簡單，成本低的優點。

4、本發明的轉子磁軛由導磁而不導電的材料制成，只在超導勵磁繞組通電時在其各自的爪極上分別形成N和S磁極，因A、B磁軛不導電，故在運行中幾乎無渦流損耗，提高了電轉換效率；另外A磁軛和B磁軛可以使用模具成型，加工量小，制造成本低。

附圖說明

附圖1為本發明的一個具體實施例——單組超導爪極電機的結構示意圖；

附圖2為本發明超導爪極電機核心部件結構組成及安裝示意圖；

附圖3為本發明超導爪極電機磁場分布及超導繞線示意圖；

附圖4為本發明超導爪極電機局部剖面磁場示意圖；

附圖5為本發明的另一個實施例——雙組超導爪極電機的結構示意圖。