[發明專利]超導石墨烯復合繞組電機

有效

• 申請號: 201710350132.0
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107222086B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 袁曦明;袁一楠
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: H02K55/00
• 分類號: H02K55/00;H02K3/04;H02K9/00
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 曹雄

本發明涉及一種超導石墨烯復合繞組電機，包括石墨烯復合勵磁超導繞組半超導電機、石墨烯復合電樞超導繞組半超導電機、石墨烯復合超導繞組全超導電機和超導石墨烯復合繞組發電機；石墨烯復合勵磁超導繞組半超導電機包括：石墨烯復合勵磁超導繞組轉子、常規定子、冷卻系統、軸承、力矩管；所述冷卻系統包括：冷媒傳輸耦合器、轉子冷卻組件、定子冷卻組件、工質；石墨烯復合勵磁超導繞組轉子包括：石墨烯復合勵磁超導繞組線圈、導冷轉子、絕熱屏蔽屏；石墨烯復合勵磁超導繞組線圈包括：石墨烯導冷層、勵磁超導繞組線圈、絕緣層、導冷轉子繞組骨架、導冷盤、導冷筒，它們共同構成網絡狀石墨烯復合勵磁超導繞組的快速導冷協同結構體，可以將產生的失超熱量迅速帶走，提高了超導繞組線圈的工作穩定性和安全性。

技術領域

本發明屬于超導電機以及超導發電機領域，具體地涉及一種超導石墨烯復合繞組電機以及超導石墨烯復合繞組發電機。

背景技術

超導電機是利用超導技術及超導材料制備的一種高性能電機。由于采用超導繞組線圈替代常規銅繞組線圈，顯著提高了繞組線圈的載流能力，能夠產生很大磁場而又幾乎無焦耳熱損耗。超導電機與常規電機相比較，超導電機具有顯著的優點，如：體積小、重量輕、效率高、同步電抗小、噪音低、出力范圍大、電機輸出不含諧波、維護較簡單等，使其在電力推進和風力發電等領域有廣闊的應用前景。超導電機的設計一般基于超導繞組性能和冷卻系統來進行的。超導電機冷卻問題的實質為特殊運行狀態下超導繞組線圈的冷卻途徑及方法，因此冷卻系統和超導繞組材料的組成是超導電機最基本的部分，并直接關系到超導電機運行的效率和安全可靠性，顯然是超導電機的關鍵部分。當前超導電機的發展也面臨系列技術問題，如：超導繞組的繞制受限于超導材料的性能，超導繞組的性能受限于冷卻系統及方法。多年來，人們一直關注超導繞組在給定的冷卻方式和繞組所處磁場環境等條件下的穩定性，即給定的冷卻方式能否滿足超導繞組線圈能夠正常工作時的溫度要求。穩定性是限制超導電機發展的一個關鍵問題，超導電機的穩定性威脅主要是指超導繞組線圈在運行過程中突然退出超導態，使系統正常運行中斷；在嚴重情況下，還可能破壞甚至燒毀系統。使超導繞組線圈退出超導態的原因有很多，包括：機械擾動、熱擾動、漏熱、核輻射、磁通跳躍、交流損耗等，這樣會產生失超現象；因此，如何將超導繞組線圈和其它磁性材料在電機工作時產生損耗形成的熱量迅速帶走，保持繞組線圈處于超導工作狀態，并保證超導電機持續正常工作運行，這些都是超導電機發展面臨需要解決的技術問題。

發明內容

針對當前超導電機存在的系列問題，本發明提供一種超導石墨烯復合繞組電機，以達到優化提升超導電機工作穩定性的目的。

本發明的一種超導石墨烯復合繞組電機的實現具體技術方案包括：

一種超導石墨烯復合繞組電機，所述超導石墨烯復合繞組電機是石墨烯復合勵磁超導繞組半超導電機；所述石墨烯復合勵磁超導繞組半超導電機包括：石墨烯復合勵磁超導繞組轉子、常規定子、冷卻系統、軸承、力矩管；所述石墨烯復合勵磁超導繞組轉子包括：石墨烯復合勵磁超導繞組線圈、導冷轉子、絕熱屏蔽屏；所述冷卻系統包括：冷媒傳輸耦合器、轉子冷卻組件、工質；所述石墨烯復合勵磁超導繞組線圈包括：石墨烯導冷層、勵磁超導繞組線圈、絕緣層、導冷轉子繞組骨架、導冷盤、導冷筒；所述石墨烯復合勵磁超導繞組線圈的外側面為絕緣層，絕緣層外側面為石墨烯導冷層，它們構成石墨烯復合勵磁超導繞組線圈的“三明治”形態結構；所述石墨烯復合勵磁超導繞組線圈層呈有序疊置并固定在導冷轉子繞組骨架的凹槽中；所述石墨烯復合勵磁超導繞組中的多層石墨烯導冷層構成縱橫相連接的網絡狀結構形態；所述石墨烯復合勵磁超導繞組中的網絡狀石墨烯導冷層與導冷轉子繞組骨架的凹槽表面緊密相連接；所述石墨烯復合勵磁超導繞組線圈的外側面有導冷盤或導冷筒，并與轉子冷卻組件緊密相連接，它們共同構成網絡狀石墨烯復合勵磁超導繞組的快速導冷協同結構體。