[发明专利]一种采用场冷超导永磁体的超导电机

说明书

技术领域

本发明涉及超导电机技术领域，具体涉及一种采用场冷超导永磁体的超导电机。

背景技术

业内习知，电机是通过电和磁的相互作用驱动旋转的。磁体磁感应强度越高，电机的驱动力越大，电机的性能越强。对于现有技术中的永磁电机，一般采用铁氧体或稀土永磁体，其最大磁感应强度不超过1.5T。采用常规磁体需要消耗大量电能进行励磁，这些电能最终以热量的形式被消耗。采用脉冲磁化的超导块材磁体，可以解决电能消耗的问题，但其最大捕获磁场也不超过6T。电磁作用力的面密度与磁感应强度的平方成正比，上述电机除了需要采用电源维持磁场外，很难进一步提高磁场的强度。

不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用场冷超导永磁体的超导电机，采用场冷磁化的方法，使超导永磁体捕获强大的磁场，且不需要消耗电能维持磁场。超导永磁体可以作为电机的定子，也可以作为电机的转子，相对于现有技术，本发明采用场冷超导永磁体的超导电机的性能大幅提高，能耗降低。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种采用场冷超导永磁体的超导电机，包括：真空罩壳、温控模块、导热芯、超导永磁体、电枢和充磁模块；导热芯与温控模块连接，导热芯与温控模块之间可传递热量，温控模块用于通过导热芯传递热量，进而控制超导永磁体的温度；导热芯上顺着圆周方向均布固定有偶数个超导永磁体；电枢与导热芯同轴布置，电枢与导热芯可绕轴向相对转动；真空罩壳包覆于导热芯和电枢的外部；充磁模块设于真空罩壳的外侧。

进一步的，所述超导永磁体为超导块材。

进一步的，所述超导永磁体为自身短路的超导线圈。

进一步的，所述温控模块包括：制冷机、加热器和温度检测单元；制冷机具有一个延伸至真空罩壳内部的连接部，连接部前端设有用于导热的冷头，连接部与冷头外围套设有一用于加固连接部与冷头的中空管轴，中空管轴与连接部及冷头之间具有间隙，冷头与导热芯连接，导热芯与制冷机的冷头之间可传递热量；每个超导永磁体对应设置有一个加热器，加热器与导热芯连接，导热芯与加热器之间可传递热量，每个加热器能独立控制进行发热；每个超导永磁体还对应设置有一个温度检测单元，温度检测单元与导热芯连接，每个温度检测单元用于检测与之对应的超导永磁体的温度。

进一步的，所述真空罩壳包括：轴承、内壳、外壳、真空阀门、真空接头、密封圈、真空泵和充磁阀门；内壳呈圆桶状，具有一个圆柱形的内侧壁，内侧壁的一端面为一个圆形的内底壁，内底壁中心设有内壳轴孔，内侧壁的另一端面为开口；外壳呈圆桶状，具有一个圆柱形的外侧壁，且外侧壁的内径大于内侧壁的外径，外侧壁的一端面为一个圆形的外底壁，外底壁中心设有外壳轴孔，外侧壁的另一端面为开口；制冷机的中空管轴穿过外壳轴孔通过轴承与外壳旋转连接，且中空管轴与外壳之间设有密封圈，用于确保连接气密性；外侧壁上设有充磁开口，充磁开口处固定有充磁阀门，充磁阀门朝外壳的一端为输出端，充磁阀门背向外壳的一端为输入端；充磁模块设于充磁阀门的输入端，充磁模块与充磁阀门可分离设置；外壳套设于内壳之外，外壳的开口与内壳的开口相对设置，外壳与内壳在轴向上滑动连接，外壳与内壳之间通过密封圈连接，密封圈用于确保连接气密性；真空接头设于外壳上，真空接头通过真空阀门与真空泵连接，真空泵用于实现真空罩壳内部的真空；外壳、内壳及真空阀门三者组成一个内部真空的活动壳体。

进一步的，所述充磁模块包括一个能产生强磁场的超导线圈磁体和一个密封套；所述密封套用于与充磁阀门密封接合，密封套套设于超导线圈磁体外。

进一步的，所述充磁模块包括一个能产生强磁场的常规导线线圈磁体和一个密封套；所述密封套用于与充磁阀门密封接合，密封套套设于常规导线线圈磁体外。

进一步的，所述导热芯呈圆盘状，导热芯外围顺着圆周方向设有多个用于阻隔热量传递的隔热槽，隔热槽将导热芯的外围分割成多个导热单元，每个导热单元上固定有一个超导永磁体以及与其对应的加热器和温度检测单元，导热芯作为电机的定子固定于真空罩壳中心，导热芯与中空管轴刚性连接。