[发明专利]一种超导电机及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机及其制造方法，尤其是涉及一种超导电机及其制造方法。

背景技术

现有公知普通电机，其定子、转子均在常温下运行，电机的功率因数均小于1。公知超导电机的一般结构为：定子为超导定子，转子为常规三相异步电机转子。这种超导电机，体积较大，所需制冷效率高，功率因数仍小于1。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小，功率因数可达1，损耗为零的超导电机及其制造方法。

本发明的技术方案是：

本发明之超导电机包括超导转子、定子、驱动端端盖、非驱动端端盖、液氖容器，所述定子的结构与现有公知的三相异步电机定子的结构相同，所述超导转子由内转子和外转子叠套密闭焊接而成，内转子和外转子构成两个叠套的密闭容器；所述内转子由薄壁细长管、非驱动端端轴、非驱动端力矩管、连接管、超导磁极、装有液氖的液氖容器、驱动端力矩管、轴向冷缩补偿装置、驱动端端轴构成；薄壁细长管置于非驱动端端轴中心孔和非驱动端力矩管内，并通过连接管与液氖容器连通；超导磁极置于液氖容器外周；液氖容器底端通过驱动端力矩管和轴向冷缩补偿装置与驱动端端轴相接。

所述薄壁细长管长径比宜≥6，厚度宜≤1mm。

所述连接管宜由不锈钢管与铝管锥形对接构成，连接管的不锈钢管接口为凹锥型，铝管接口为凸锥型，这样的对接方式加上摩擦焊焊接，可以有效提高不锈钢管与铝管对接的牢固度及工作的可靠性；连接管的不锈钢管端与薄壁细长管连接，连接管的铝管端装入液氖容器的配合孔中。

所述轴向冷缩补偿装置可选用碟型弹片。

本发明之超导电机制造需要解决的关键技术问题包括：内外转子焊接密闭方法，电机的薄壁细长管加工方法，连接管的“不锈钢+铝”异种材料焊接方法，液氖容器组件各部件的过盈配合冷冻套装方法，由多段部件构成的内转子装配方法及校动平衡方法，内外转子焊接后去应力方法。

本发明者经长期多次试验研究，所述关键技术问题终于采用下述方法一一获得解决：

内、外转子采用立式焊接；薄壁细长管内圆的加工，采用立铣方式；薄壁细长管外圆的加工，用内圆定位，用涨胎式心轴作涨胎进行外圆加工；液氖容器的密闭及连接管与液氖容器配合孔焊接前，采用同种材料的过盈配合冷冻套装；连接管中不锈钢管与铝管接口采用摩擦焊焊接；内转子装配选用卧式装配方式，各段之间的联接从中间向两端扩展；内转子校动平衡采用在内转子上的非驱动端端轴上增开一组均布通孔，并增加一组相应的锁紧螺栓，使非刚性联接的内转子联接成一个刚性整体，再进行校动平衡；待内转子校动平衡后，再拆去锁紧螺栓，并封焊非驱动端端轴上的均布通孔，以保证内、外转子之间形成的空间密闭轴向串动式；采用超声去应力法，消除超导转子密闭焊后产生的应力。

所述同种材料的过盈配合冷冻套装是将连接管的铝管端置于液氮中，冷冻收缩后快速装入铝质液氖容器的配合孔中，再对液氖容器与连接管的铝管端进行焊接。

所述内转子卧式装配方式，采用先中间后两端扩展的方式进行装配，即先从中间段的液氖容器开始，逐段向其两端加装各段零部件；内转子各段装配完后，再将其两端放置于两个滚轮支架上滚动装配，以卷包内转子上的超导磁极外表的双层薄膜。

所述超声去应力法，可用频率20千赫兹以上的超声高频能量直接冲击焊件焊缝的表面。

本发明之超导电机的超导转子可在循环低温冷介质液氖产生的—243℃的低温环境下运行，功率因数可以达到1，损耗为零，大幅度提高了单位质量的功率比，电机体积小，是大功率电机小型化的一项重大突破，所需制冷效率低；用本发明制造方法制造的本发明之超导电机，运行可靠，可长时间无故障运行。

附图说明

图1为本发明超导电机一实施例的结构示意图。

图2为图1中的超导转子结构示意图。

图3为图2中的内转子结构放大示意图。

图4为图3中的薄壁细长管的内圆铣加工装夹方式示意图。

图5为图3中的薄壁细长管的外圆加工涨胎心轴结构示意图。

图6为图3中的连接管异种材料焊接结构放大图。