[发明专利]超导电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种超导电机，并且尤其涉及一种设有用于冷却由超导线材形成的线圈的制冷机的超导电机。

背景技术

近来，很多注意力已被集中在依靠由车载二次电池供电的车载电机所产生的驱动力运行从而不排放二氧化碳、亦即实现“零排放”的电动车辆(下文将称为“EV”)上。此外，使用发动机和电机两者作为用于推进车辆的驱动力源而运行的混合动力电动车辆(下文将称为“HEV”)已日益普及。

要求用于诸如上述的EV和HEV中的电机尺寸小且输出高，因为它们被安装在有限的空间内。为了维持电机的期望输出性能，关键是抑制电机的升温，并且更具体而言，冷却电机的定子线圈。

作为与上述要求相关的技术，日本专利申请公报No.2000-125512(JP-A-2000-125512)记载了一种线圈端接触冷却型旋转电机。在该旋转电机中，每个定子线圈至少在线圈端具有轴向突出部分，所述部分为径向配置的长形板状导体且均在长形板状导体的厚度方向与定子芯的径向一致的这种位置从定子芯的端面突出。另外，设置了具有高导热率和平坦冷却面的冷却部件，使得冷却部件的冷却面经由电绝缘与线圈端的相应长形板状导体的平坦主面直接接触——所述平坦主面位于线圈端的径向最外侧或径向最内侧，从而改善了线圈端部的冷却。

同时，可使用超导电机作为要设置在诸如上述的EV和HEV中的电机。超导电机具有多个由超导线材形成的线圈，并且当在线圈被冷却使得它们的温度维持在预定的超低温度(例如70K)的状态下电流、更具体而言直流电被供应给线圈时，各线圈的电阻基本上为零。由于该原因，使用超导电机可有效减少电机的耗电量，从而减少EV、HEV等的耗电量。

然而，在使用制冷机冷却超导电机的定子线圈的情况下，如果由超导线材形成的线圈经由诸如定子芯之类的具有大热容量的其他部件被冷却至目标超低温度，则要花费很多时间来将所有线圈冷却至目标超低温度。另外，在制冷机的冷却部为了冷却而仅与定子芯的外周面的一部分接触的结构中，难以均匀地冷却与定子芯的被冷却部径向相对的定子芯部分和设置在相同定子芯部分的线圈，并且从而视各部分的导热率而定可能出现大的周向和轴向温度梯度。

发明内容

本发明提供一种超导电机，其能够将均由超导线材形成的多个相线圈有效并迅速地冷却至期望的超低温度。

本发明的一方面涉及一种超导电机，该超导电机具有：被可旋转地支承的转子；设置在所述转子周围并且设有多个线圈的定子，所述多个线圈分别由超导线材形成并且被卷绕在定子芯的内周；以及具有用于冷却所述多个线圈的冷却部的制冷机。所述制冷机的所述冷却部与所述多个线圈接触。

在以上方面，所述多个线圈中每预定数目的线圈可被串联连接，以形成多个相线圈。所述多个相线圈可在中性点与所述制冷机的所述冷却部接触，所述各个相线圈的一个端部在所述中性点彼此电连接。

在以上方面，在所述中性点，所述各个相线圈的所述一个端部可经由由导电部件制成的所述冷却部彼此电连接而不是彼此直接连接。

在以上方面，所述中性点可设置在所述多个线圈的线圈端部侧，所述线圈端部是所述多个线圈的在所述超导电机的轴向上的轴向端部。所述制冷机可配置成使得所述各个相线圈的所述一个端部在所述多个线圈的所述线圈端部侧连接到所述制冷机的所述冷却部。

在以上方面，形成所述各个线圈的所述超导线材的长度可彼此相等。

在以上方面，所述多个线圈可设有与所述多个线圈的线圈端部接触的环状的传热部件，每个所述线圈端部位于所述多个线圈中对应一个线圈的超导电机轴向端。所述制冷机的所述冷却部可配置成与所述多个线圈接触，并经由所述传热部件从所述线圈端部冷却所述多个线圈。

在以上方面，所述超导电机可为三相交流电机。

在以上方面，所述制冷机可具有缸和活塞。所述制冷机可构造成使得在所述冷却部中限定出的膨胀室中的冷却剂被在所述缸内往复运动的所述活塞反复压缩和膨胀，同时所述冷却剂的热量经由吸热部件被吸收和散发，导致温度下降并由此在所述冷却部获得期望的冷却温度。

在以上方面，所述制冷机可具有与所述冷却部连结的冷却剂压缩机。所述冷却剂压缩机可通过绝缘体与所述冷却部的前端电绝缘，所述冷却部的前端与所述多个线圈接触，所述绝缘体设置在所述冷却部的中间部或所述冷却部与所述冷却剂压缩机之间的边界。

根据以上方面，由于制冷机的冷却部与相线圈接触，并且因此均由超导线材形成的相线圈被直接而不是经由定子芯等冷却，所以可将相线圈有效并迅速地冷却至期望的超低温度。

附图说明