[发明专利]一种阵列式转子磁极结构的高温超导同步电动机

说明书

技术领域

本发明涉及高温超导及电机技术领域，尤其涉及一种阵列式转子磁极结构的高温超导同步电动机。

背景技术

从1831年Barlow发明世界上第一台电机开始，改进电机的技术、经济特性是电机制造者不断追求的目标。经过人们二十余年的潜心研究和摸索，无论是高温超导的成材工艺的研究，还是性能的改善及应用都取得了长足的进步，与常规导线相比，高温超导带材具有载流能力强，临界温度高，磁场下性能相对较好的优势，尤其是在通过直流时损耗极小、可以忽略，但在交流情况下会有比较明显的损耗，当运行于较高频率（大于50Hz），交流损耗更加显著，尤其是在较高温度（60～77K）下，这些额外损耗会大幅度抵消采用超导材料获得的效率提高，甚至会妨碍高温超导电机的正常运行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有的采用交流励磁的高温超导电机受高温超导绕组交流损耗的较大，因此只能工作在较低的频率（通常小于50Hz）下，此外还需要配套较多的冷却介质和冷却设备，增加了电机的体积、重量同时降低了整个系统的效率。

为了解决现有技术问题，本发明实施例公开了一种阵列式转子磁极结构的高温超导同步电动机，该电动机包括：机壳、定子铁芯、定子绕组、定子侧气隙、杜瓦、转子侧气隙、起动导条、转子芯、高温超导块材、转轴、左侧端盖、右侧端盖、左侧轴承、右侧轴承、进风口、出风口、固定拉杆、固定护圈、键、端环；所述高温超导块材构成阵列安装在转子芯上，所述的转子芯上设有起动导条,所述的起动导条的端部通过端环连接,所述的转子芯位于转轴外侧，所述的转子芯与转轴通过键连接，所述的转轴轴向左右两侧分别装有左侧轴承和右侧轴承，所述的转子芯位于杜瓦内部，所述的转子芯和杜瓦之间为转子侧气隙,所述的杜瓦的轴向左右两侧分别设有进风口和出风口，所述的左侧轴承和右侧轴承分别安装在左侧端盖和右侧端盖上，所述的左侧端盖和右侧端盖安装在机壳上，所述的机壳内侧、杜瓦外侧为定子铁芯，所述的定子绕组嵌放在定子铁芯内，所述的定子铁芯与杜瓦之间隔有定子侧气隙,所述的杜瓦上安装有固定护圈，所述的固定护圈与机壳通过固定拉杆连接。

进一步，作为优选，所述电动机定子铁芯、定子绕组构成的定子为传统电动机定子结构。

进一步，作为优选，所述电动机的转子芯采用非磁性且不导电材料制作。

进一步，作为优选，所述的杜瓦为双层金属结构，其内部设有真空层，所述的杜瓦的内壁设有热屏蔽。

进一步，作为优选，在转子芯轴向上设有均匀分布的轴向通风沟，采用20-50K冷却介质对高温超导块材进行强制冷却。

进一步，作为优选，所述的阵列式转子磁极结构的高温超导同步电动机的起动导条和端环可以为传统铸铝结构，或者是铸铜结构，或者是高温超导材料。

本发明的有益效果为:转子采用非铁磁材料，大幅减小了电机重量。不受电源频率的限制，可以工作在较高的转速工况。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：

图1是本发明实施例阵列式转子磁极结构的高温超导同步电动机结构主视图。

图2是本发明实施例阵列式转子磁极结构的高温超导同步电动机结构左视图。

图3是图1中A-A剖面图。

图4是图1中B-B局部放大图。

图5是图1中C-C剖面图。

图6是图3中D-D剖视图。

图中：

机壳1、定子铁芯2、定子绕组3、定子侧气隙4、杜瓦5、转子侧气隙6、起动导条7、转子芯8、高温超导块材9、轴向通风沟10、转轴11、左侧端盖12-1、右侧端盖12-2、左侧轴承13-1、右侧轴承13-2、进风口14-1、出风口14-2、固定拉杆15、固定护圈16、热屏蔽18、键19、端环20。

具体实施方式

参照图1-6对本发明的实施例进行说明。

为使上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明所涉及的高温超导电动机是指用高温超导块材代替常规永磁体作为电机的励磁磁极而制成的新型高性能电机。高温超导块材可以俘获较高的磁场强度，突破了铁磁材料饱和磁密的限制，从而有效提高电机的功率密度，减小体积和降低重量。