[發(fā)明專利]一種高溫超導(dǎo)電機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811557314.6
• 申請(qǐng)日: 2018-12-19
• 公開（公告）號(hào): CN109728708B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周勇;董琦;代義軍;鄭軍;郭祥華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所）
• 主分類號(hào): H02K55/04
• 分類號(hào): H02K55/04;H02K3/50;H02K13/00
• 代理公司: 武漢凌達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 劉念濤;宋國(guó)榮

本發(fā)明公開了一種高溫超導(dǎo)電機(jī)，由低溫制冷系統(tǒng)、冷媒傳輸耦合裝置、非驅(qū)動(dòng)端軸承座及軸承、轉(zhuǎn)子、端蓋、定子、盤式集電環(huán)、刷架、驅(qū)動(dòng)端軸承座及軸承等組成；所述定子由機(jī)座、鐵芯沖片、楔形鍵、線圈固定件、定子線圈和槽鍥組成，線圈固定件為內(nèi)嵌不銹鋼金屬板的玻璃纖維復(fù)合材料塊，線圈固定件放入鐵芯沖片鴿尾槽中，通過(guò)楔形鍵脹緊固定；所述轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸、冷媒傳輸管道、屏蔽層、超導(dǎo)磁體、低溫骨架、支撐隔熱裝置等組成；低溫制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的冷媒先冷卻低溫骨架，后采用傳導(dǎo)的方式冷卻超導(dǎo)磁體；本發(fā)明特別適合在大功率、低轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行成本低等要求的船舶推進(jìn)用高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)或高溫超導(dǎo)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中運(yùn)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種高溫超導(dǎo)電機(jī)，它是適于高轉(zhuǎn)矩密度的高溫超導(dǎo)電機(jī)，特別適于作大功率、低轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行成本低等要求的船舶推進(jìn)用高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)或高溫超導(dǎo)直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)

高溫超導(dǎo)電機(jī)相比常規(guī)電機(jī)具有體積小、重量輕、效率高、運(yùn)行穩(wěn)定等顯著的優(yōu)勢(shì)，因而國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究十分重視。特別是采用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)超導(dǎo)磁體的同步高溫超導(dǎo)電機(jī)的研究，取得了突破性進(jìn)展。美國(guó)于2008年完成了36.5MW高溫超導(dǎo)推進(jìn)電機(jī)樣機(jī)的研制，基本具備工程化研制能力。德國(guó)西門子公司在2011年又成功研制4MW高溫超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)。

由于超導(dǎo)線材的強(qiáng)載流能力，它能在電機(jī)氣隙中產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，常規(guī)電機(jī)中用于提高氣隙磁密的鐵齒會(huì)出現(xiàn)飽和，不再適用。因此，超導(dǎo)電機(jī)一般采用氣隙電樞。由于取消了鐵齒，定子線圈直接處于主磁場(chǎng)下，則線圈承受較大的電磁力，因此需要定子線圈能夠被可靠固定并具有良好的絕緣性能。現(xiàn)有技術(shù)中有多種氣隙電樞結(jié)構(gòu)方案，有的采用全復(fù)合材料支撐件來(lái)支撐定子線圈并傳遞扭矩，但全復(fù)合材料支撐件的剛度較低，致使線圈周向位移較大，引起振動(dòng)并損壞絕緣；有的采用不銹鋼齒與復(fù)合材料墊塊相結(jié)合的方式來(lái)固定線圈，雖然其剛度有所提高，但是其加工成本昂貴，而且安裝工藝復(fù)雜，提高了制造難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，從氣隙電樞結(jié)構(gòu)形式入手，優(yōu)化氣隙電樞拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提供一種能滿足實(shí)際工作需求的具有氣隙電樞的高溫超導(dǎo)電機(jī)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種高溫超導(dǎo)電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、端蓋、帶電刷的刷架、驅(qū)動(dòng)端軸承座及軸承和非驅(qū)動(dòng)端軸承座及軸承，還包括盤式集電環(huán)和提供冷媒的低溫制冷系統(tǒng)，所述刷架安裝固定于驅(qū)動(dòng)端軸承座上，盤式集電環(huán)和電刷之間為端面滑動(dòng)接觸，電刷與外部磁體電流源連接；所述的定子采用無(wú)鐵齒的氣隙電樞結(jié)構(gòu)，主要由機(jī)座和氣隙電樞組成，所述的氣隙電樞由鐵芯沖片、楔形鍵、線圈固定件、定子線圈和槽鍥組成，所述的鐵芯沖片為軸向帶有鴿尾槽的圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述的線圈固定件為內(nèi)嵌不導(dǎo)磁金屬板的玻璃纖維復(fù)合材料塊，與所述的鴿尾槽間隙配合，通過(guò)楔形鍵脹緊固定；所述的轉(zhuǎn)子包括常溫部件以及通過(guò)支撐隔熱裝置與常溫部件連接在一起的低溫骨架，所述的常溫部件由轉(zhuǎn)軸、非驅(qū)動(dòng)端端板、驅(qū)動(dòng)端端板和屏蔽層組成，它們焊接成一體，所述的盤式集電環(huán)通過(guò)螺釘安裝固定于驅(qū)動(dòng)端端板上，所述的低溫骨架上安裝固定有超導(dǎo)磁體，超導(dǎo)磁體上連接有電流引線，電流引線通過(guò)密封接線柱連接盤式集電環(huán)上的導(dǎo)電桿，用于給超導(dǎo)磁體供電；所述的低溫骨架上還連接有冷媒傳輸管道，兩者焊接成一體，冷媒傳輸管道通過(guò)冷媒傳輸耦合裝置與低溫制冷系統(tǒng)連接在一起，低溫制冷系統(tǒng)產(chǎn)生的冷媒先冷卻低溫骨架，后采用傳導(dǎo)冷卻的方式冷卻超導(dǎo)磁體。

所述的一種高溫超導(dǎo)電機(jī)，其電流引線通過(guò)熱錨安裝固定在低溫骨架上，用于減小電流引線漏熱。

所述的一種高溫超導(dǎo)電機(jī)，其非驅(qū)動(dòng)端端板上安裝固定有無(wú)線測(cè)控裝置，通過(guò)盤式集電環(huán)供電。

所述的一種高溫超導(dǎo)電機(jī)，其定子線圈可采用單層換位線圈結(jié)構(gòu)。

所述的一種高溫超導(dǎo)電機(jī)，其支撐隔熱裝置由鈦合金加工制造而成。

所述的一種高溫超導(dǎo)電機(jī)，其支撐隔熱裝置采用軸向連接與徑向連接相結(jié)合的方式將轉(zhuǎn)軸與低溫骨架連接在一起。