[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，并且更具体地涉及一种包括制冷机的超导电机，所述制冷机具有至少一根细管，低温制冷剂在所述细管内部流动。

背景技术

在现有技术中，提出了包括制冷机的超导电机。例如，日本专利申请公报No.2010-178517(JP-A-2010-178517)描述了一种超导电机设备，所述设备包括超导电机、低温生成器和机壳。超导电机包括转子和定子。转子包括可旋转的旋转轴和布置在所述旋转轴的外周部分上的多个永磁体。定子具有三相超导线圈，所述超导线圈围绕定子铁芯的齿卷绕。低温生成器具有制冷机，所述制冷机在其冷头处产生低温。设置有具有较高导热系数的导热部分。导热部分将冷头连接到超导电机的定子的定子铁芯，以便能够传热。导热部分的冷却圆柱形部分被冷却至低温状态，并且与定子铁芯的外周部分热接触，以便冷却所述定子铁芯。机壳形成真空绝热腔室，所述真空绝热腔室使超导线圈绝热。因此，即使当热量传递到超导线圈时，或者即使当制冷机的制冷输出没有跟上，定子铁芯也将超导线圈保持在低温状态下。另外，JP-A-2010-178517的图3示出了具有较高导热系数的导热材料设置在定子铁芯的多个齿中的每一个齿以及超导线圈中的对应的一个超导线圈之间，并且JP-A-2010-178517的图4示出了导热材料通过连接部分连接到包围定子铁芯的外周部分的导热部分。在上述构造的情况下，超导线圈可以通过被低温生成器冷却的齿来冷却。

另外，国际公报No.WO/2003/001127A1的说明书描述了一种蓄冷制冷机。所述蓄冷制冷机包括压力控制装置、膨胀/压缩单元以及蓄冷单元。压力控制装置具有压缩机、高压选择阀和低压选择阀。膨胀/压缩单元具有室温端部部分和低温端部部分。蓄冷单元具有室温端部部分和低温端部部分。蓄冷制冷机将热量传递到待冷却的目标。蓄冷制冷机将膨胀/压缩单元的低温端部部分联结到蓄冷单元的低温端部部分，并且所述蓄冷制冷机具有延伸到待冷却目标的工作气体通道。另外，脉管制冷机通常作为用于冷却传感器和半导体装置的冷却装置而起到重要作用。

对于JP-A-2010-178517中描述的超导电机的情况，在现有技术中，在冷却超导线圈时，通过各种方法传递低温；然而，当使用固态导热材料冷却超导线圈时，每种导热材料的导热系数是有限的，所以，当热量通过具有有限长度的导热材料传递时，将产生与被传递的热量成比例的温差，因此难以提高冷却效率。由于这个原因，在提高超导线圈的冷却效率以便较早地冷却超导线圈从而较早地产生稳定的超导状态方面，存在改进的空间。另外，当启动超导电机时，期望的是在抑制能量消耗的同时，较早地冷却超导线圈。与此形成对比，还已经考虑到的是，导热材料与和定子芯的超导线圈等相对的外周表面相接触，以便通过定子芯借助导热材料冷却超导线圈。然而，在这种情况下，因为定子芯的热容量较大，所以当启动超导电机时，需要很长的时间段才能将超导线圈充分地冷却。另外，由于用于冷却定子芯的能量，所以能量消耗趋于增加。因此，期望的是提供一种装置，所述装置在抑制能量消耗的同时，在启动超导电机时较早地冷却超导线圈，以便缩短超导线圈达到超导状态所耗费的时间。

国际公报No.WO/2003/001127A1的说明书仅仅描述了一种蓄冷制冷机，但没有描述使用该制冷机来冷却超导电机的超导线圈。

发明内容

本发明有效地将超导电机的超导线圈冷却至期望的低温，并且在超导电机启动时，较早地使超导线圈进入超导状态。

本发明的一方面提供了一种超导电机。所述超导电机包括：转子，所述转子能够旋转地布置；定子，所述定子被布置在转子的径向方向上，以便面对所述转子；壳体，所述转子和定子布置在所述壳体中；和制冷机，所述制冷机具有至少一根细管，低温制冷剂在所述细管内部流动，其中，所述定子具有定子芯和由超导线材材料形成的多个超导线圈，所述定子芯具有：环形后磁轭；多个齿，所述齿从后磁轭的一个径向端部部分径向地突出；和齿槽，所述齿槽中的每一个齿槽都设置在所述齿中的沿着定子的圆周方向毗邻的两个齿之间，多个超导线圈分别围绕齿卷绕，并且至少一根细管的至少一部分在齿槽中的一个齿槽中布置在多个超导线圈中的沿着定子的圆周方向毗邻的两个超导线圈之间，并且与两个超导线圈中的至少任意一个超导线圈热接触。

在根据本发明的上述方面的超导电机中，至少一根细管的布置在齿槽中的一个齿槽中的整个部分都可以布置在多个超导线圈中的沿着定子的圆周方向毗邻的两个超导线圈之间。