[實用新型]一種單低溫保持器全超直線電機

有效

• 申請號: 201320253875.3
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN203434840U
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 劉國海;陳前;趙文祥;孫龍綱;蔣一誠;楊俊勤
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02K55/00
• 分類號: H02K55/00;H02K41/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本實用新型涉及電工、電機、軌道交通、彈射等技術領域，特指一種單低溫保持器的全超直線電機。?

背景技術

近年來，直線電機在軌道交通、電磁彈射等領域中得到了廣泛的應用。現有的直線電機包括感應電機、永磁電機和超導直線電機。由于超導電機的繞組由超導材料組成，使得該類電機的電流密度大大高于以銅為材料的傳統電機，且高溫超導材料的零電阻特性使得繞組的銅耗大大降低，提高了電機的功率密度。同時，隨著超導材料的臨界溫度穩步提高，高溫超導電機的成本也在下降，使得制造高溫超導電機成為現實。?

在現有的高溫超導電機中，主要應用超導材料的兩大特性，分別為邁斯納效應和零電阻效應。其中超導的邁斯納效應使得由超導材料制成的超導塊能夠提供高的磁能密度。但高磁能密度的超導塊的充磁必須采用超導線圈來實現。相比于超導塊在電機中的應用，超導繞組更具有廣泛性。在文獻“Development?of?a?15?kW?motor?with?a?fixed?YBCO?superconducting?field?winding”中（公開發表于2007年IEEE?Transactions?on?Applied?Superconductivity?17卷，2期，1607-1610頁），制造了一種利用跑道型高溫超導繞組為直流勵磁繞組的超導電機。為了進一步提升電機的功率密度和轉矩密度，在文獻“Feasibility?study?on?a?400?kW-3600?rpm?REBCO?fully?superconducting?motor”（公開發表于2012年IEEE?Transactions?on?Applied?Superconductivity?22卷，3期，5201204-1-4頁）中提出了全超電機，即定轉子上的繞組均為高溫超導材料制成，但轉子上的旋轉高溫超導繞組的低溫保持器增加了電機的制造成本。在文獻“Electrical?properties?analysis?and?test?result?of?windings?for?a?fully?superconducting?10?HP?homopolar?motor”（公開發表于2012年IEEE?Transactions?on?Applied?Superconductivity?22卷，3期，5201405-1-4頁）中提出了一種全超電機。該電機中采用同極轉子，使得勵磁的高溫超導繞組不旋轉，降低了制造成本。但該全超電機的超導繞組分別分布在定子和轉子上，必需采用兩套冷卻設備對交流電樞和直流勵磁超導繞組進行冷卻。?

發明內容

本實用新型的目的是為克服上述現有技術中全超電機的不足，提出一種只需單一低溫保持器的全超直線電機。?

本實用新型采用的技術方案是：?

一種單低溫保持器全超直線電機，包括凸極的短動子和長定子、繞組以及一個低溫保持器，繞組只分布在短動子上或者只分布在長定子上；所述繞組包括電樞繞組和勵磁繞組，均采用高溫超導材料；所述電樞繞組由三相組成，所述勵磁繞組中通入恒定的勵磁電流；所述低溫保持器只包裹著短動子并隨之運動，或者只包裹著長定子。

所述的繞組為跑道型，且使用的材料為釔鋇銅氧化合物、Bi-2223或其它高溫超導材料。?

進一步地，為了使交流電樞繞組和直流勵磁繞組都能夠安裝在短動子或者長定子上，該全超直線電機中的短動子或者長定子的齒被加工成“凹”字型。“凹”字型的齒上安裝雙層的高溫超導勵磁繞組；相鄰槽內安裝一套電樞繞組，即電樞繞組采用集中式結構。?

進一步地，“凹”字型的齒上的直流勵磁繞組通入電流方向一致。在該方式的勵磁電流下，交流電樞繞組中的磁通能夠進行正負切換。?

本實用新型具有以下效果：?

1、本實用新型的動子結構和定子結構均為雙凸極結構，電機結構簡單易于加工。

2、本實用新型充分利用了跑道型高溫超導繞組的結構特征，放在動子或定子槽里面的交流電樞繞組和放在“凹”字型的齒上雙層直流勵磁繞組形成了三層繞組結構，充分利用了動子的槽空間。?

3、“凹”字型的齒上的直流勵磁繞組通入正確的勵磁電流后，交流電樞繞組中的磁通會產生正負交換，易于實現該類全超電機的反電勢正弦化，降低諧波，抑制轉矩脈動。?

4、交流電樞繞組和直流勵磁超導繞組都安裝在動子或者定子上，這樣只要一個低溫保持器就能實現該全超直線電機的超導材料的低溫特性。如在軌道交通中，短動子結構可以安裝在客車上，這樣能夠保證該低溫保持器與行駛中的客車是相對靜止的，這樣就避免了低溫保持器的運動。?

附圖說明