[发明专利]一种超导爪极电机

说明书

技术领域

本发明属于电机技术领域，特别涉及一种新型的超导爪极电机。

背景技术

大功率超导电机由于具有高效节能和体积和重量只有传统电机的1/3到1/2等优点，在舰船、电力机车等行业正日臻受到用户的欢迎，但超导绕组工作中需要在绕组的周围形成冷媒循环空间及绝热结构，故增加了系统复杂性。

现有超导电机主流是超导励磁绕组旋转，需要增加传输冷媒的旋转接头来满足超导绕组的低温工作要求，同时超导绕组的供电和检测信号需要滑环或感应传输，导致系统结构复杂，故障率高。另一种超导电机是超导励磁绕组不动的结构，但转子电枢供电需要大电流的馈电碳刷，碳刷寿命短，更换困难。为了解决以上难题，催生了本发明的设计思想。

发明内容

本发明目的在于解决现有超导电机应用中存在的超导励磁绕组旋转时，需要配套的传输冷媒旋转接头、以及用于超导绕组的供电和检测信号的滑环或感应传输装置的问题，提供一种超导爪极电机，该电机在应用中省去了大电流的馈电碳刷和传输冷媒的旋转接头，降低了电机的制造成本、重量和体积，并提高了电机运行可靠性和效率。

为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：所提供的超导爪极电机，包括定子部分、转子部分和机壳，其中，(一)、所述的定子部分包括一只空心支撑轴、定子电枢及磁轭组件和固定在空心支撑轴上的n只励磁绕组支架及杜瓦结构；所述的空心支撑轴和定子电枢及磁轭组件固定在机壳上，所述每只励磁绕组支架及杜瓦结构内设置有超导励磁绕组以及包容超导励磁绕组的冷腔，所述空心支撑轴内设置有冷媒管路及超导引出线，所述的冷媒管路与超导励磁绕组的冷腔相通；所述的超导励磁绕组与超导引出线相联；(二)、所述的转子部分包括一只转子轴和串联安装在空心支撑轴上的n只转子磁轭组；所述每只转子磁轭组包括A磁轭、B磁轭和联接A磁轭和B磁轭的固定架；所述的A磁轭和B磁轭在环片结构一侧的外圆处均布有多只爪极，每只转子磁轭组中的两只磁轭的爪极交错分布，并对扣在对应超导励磁绕组的两侧；所述转子轴通过旋转部件安装在机壳上并与转子磁轭组相连，所述n只转子磁轭组通过旋转部件套装在空心支撑轴上，所述转子轴和n只转子磁轭组均可绕转子轴的中心轴线同步旋转；所述的A磁轭和B磁轭在超导励磁绕组通电时，在A磁轭和B磁轭内产生磁场，并在各自的爪极上分别形成N磁极和S磁极。

本发明的技术解决方案还包括：所述的转子轴与A磁轭连接，A磁轭和B磁轭由固定架连接成为一体构成转子，可在定子电枢产生的旋转磁场引导下旋转。

本发明的技术解决方案还包括：所述的n大于或等于1。

本发明的技术解决方案还包括：所述超导励磁绕组为以轴线为中心的环形绕组结构；超导励磁绕组由超导带材或线材制成。

本发明的技术解决方案还包括：所述的旋转部件为滚动轴承或滑动轴承。

本发明的技术解决方案还包括：所述的转子磁轭由导磁而不导电的材料制成，如氧化铁粉。

本发明具有的有益效果如下所述。

1、本发明采用超导励磁绕组和空心支撑轴固定不动，而依靠超导励磁绕组外围设置的转子磁轭组在定子电枢旋转磁场引导下，实现转子磁轭带动转子轴旋转，而构成超导电机的设计思路，具有结构简单的优点。

2、本发明采用在超导励磁绕组周围设置冷腔，形成了超导磁体工作时需要的冷媒循环空间及杜瓦结构，同时在空心支撑轴内设置冷媒管路及超导引出线，解决了以往需要冷媒传输旋转接头、大电流馈电碳刷及信号传输滑环应用中存在的寿命和更换问题，提高了系统可靠性。

3、本发明的超导爪极电机可根据输出功率的大小选择由一只或多只超导励磁绕组和转子磁轭组构成，方便了大功率输出的扩展应用，满足了不同场合的要求，同样具有结构简单，成本低的优点。

4、本发明的转子磁轭由导磁而不导电的材料制成，只在超导励磁绕组通电时在其各自的爪极上分别形成N和S磁极，因A、B磁轭不导电，故在运行中几乎无涡流损耗，提高了电转换效率；另外A磁轭和B磁轭可以使用模具成型，加工量小，制造成本低。

附图说明

附图1为本发明的一个具体实施例——单组超导爪极电机的结构示意图；

附图2为本发明超导爪极电机核心部件结构组成及安装示意图；

附图3为本发明超导爪极电机磁场分布及超导绕线示意图；

附图4为本发明超导爪极电机局部剖面磁场示意图；

附图5为本发明的另一个实施例——双组超导爪极电机的结构示意图。