[实用新型]一种超导磁体磁极圆筒型同步直线电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及直线电机技术领域，具体涉及一种超导磁体磁极圆筒型同步直线电机。 

背景技术

直线电机按工作原理主要可以分为感应直线电机、同步直线电机、直流直线电机、步进直线电机等；按结构形式分类主要可分为扁平型、圆筒型、圆盘型和圆弧型。其中圆筒型直线电机也称管型直线电机，为一种外形如旋转电机的圆柱型直线电机，它是把扁平型的直线电机的初级和次级沿横向卷成筒型，主要应用于短行程往复运动的场合。这里研究的就是圆筒型同步直线电机。 

随着高温超导材料的出现和发展，因其有利于电机实现高效化、小型化、节能化，很快应用到电机技术领域。对于同步电机而言，其电枢由绕组构成，磁极由永磁或电磁体构成。高温超导线材具有高传导电流密度，用其替代铜线制作电枢绕组或电磁磁极线圈，可使其电流显著提高，体积减小。现在，使用superpower公司生产的YBCO高温超导线材绕制的最大的磁体在制冷剂液氮冷却下(77K)能产生超过1T的磁场，如果使用制冷机通过制冷剂氦气降温至20K-30K能产生5T左右的磁场，使用制冷剂液氦冷却(4.2K)能产生接近10T的磁场。并且，超导材料电流密度高，绕制的磁体不需要铁芯，除制 冷外也不消耗电能。因此，产生相同的磁场，相比普通磁体高温超导磁体更轻且更节能。 

高温超导材料在电机中的应用起初主要集中于旋转电机。现在其电磁特性的优越性已被实践证明，因此更适用于侧重要求高效的直线电机的制备。 

现有超导直线电机多为扁平型，很少有研究其他形状直线电机的。对于圆筒型直线电机，有研究使用高温超导线材制作电枢绕组的报道。但使用高温超导线材或块材制作圆筒型同步直线电机磁极仅有少数文章提到这种可能性。可是，圆筒型直线电机电磁气隙与极距的比值通常较大，所需的磁化电流也较大；初级铁芯两端开断，产生纵向边缘效应，从而引起波形畸变，导致损耗增加，因此其效率和功率因数比同容量的旋转电机要低。这就使得圆筒型同步直线电机更需要高效的磁极弥补上述缺陷。 

对于同步电机而言，普通永磁磁极可产生1T左右最高磁场；带铁芯的电磁磁极能产生2T左右的最高磁场，但要消耗电能。其最高磁场都有进一步提高的空间，以便使得电机推力获得提高。 

实用新型内容

鉴于现有技术的缺点，本实用新型的目的是设计一种新型的圆筒型同步直线电机，使之能克服现有技术的缺点。 

本实用新型的目的是通过如下的手段实现的。 

一种超导磁体磁极圆筒型同步直线电机，主要由圆筒型交流直线电机电枢和超导磁体磁极构成，所述超导磁体磁极具有一低温隔热容 器，低温隔热容器中心设置有圆筒型不导磁轴，至少一个高温超导磁体套置在所述圆筒型不导磁轴上；当设置一个以上高温超导磁体时，在两个磁体之间设置有一环形导磁体，导磁体同样套置在所述圆筒型不导磁轴上。 

本实用新型将高温超导磁体用于制作圆筒型同步直线电机磁极。由于高温超导磁体在低温环境下(77K以下)通电后，能产生高电流密度、高磁场。因此，本实用新型超导磁体磁极圆筒型同步直线电机，在使用制冷机通过制冷剂，或直接使用制冷剂(如液氦)将磁极降至低温后，其磁极磁场可明显高于普通圆筒型同步直线电机磁极的1-2T，从而产生更大的推力；且由于超导线材电流密度高，绕制的磁体不需要铁芯，除制冷外不消耗电能，其磁极轻便、节能，可广泛应用于推进、拖动等方面。 

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构剖视图 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 

如图1所示，圆筒型直线电机电枢1使用普通铜线或超导线材绕制而成。图中磁极运行至电枢顶部，电枢仅画出其上半部分。超导磁体磁极圆筒型同步直线电机主要由圆筒型交流直线电机电枢和超导磁体磁极构成，超导磁体磁极具有一低温隔热容器4，低温隔热容器中心设置有圆筒型不导磁轴5，高温超导磁体2与环形导磁体3套置在所述圆筒型不导磁轴上。