[发明专利]一种高温超导磁体支撑组件及其装配方法

说明书

本发明公开了一种高温超导磁体支撑组件，由底板以及通过支撑件安装在底板上的超导磁体构成，底板由本体和连接块组成，超导磁体由磁体下底板、磁体上盖板以及双饼线圈组成，磁体上盖板和磁体下底板分别设置有与连接块对应的固定块，连接块和固定块均为具有销钉孔的n形块，支撑组件由沿超导磁体长度方向布置在左右侧的多个支撑杆一、沿超导磁体高度方向布置在左右侧的多个支撑杆二和沿超导磁体宽度方向以X形交叉布置的多个支撑杆三组成，分别通过销钉连接n形块；还公开了其装配方法，本发明适合在高温超导电机中使用，尤其适合在大功率、低转速、结构紧凑、运行成本低等要求的船舶推进用高温超导电动机或高温超导直驱风力发电机中运用。

技术领域

本发明属于超导应用领域，具体涉及一种高温超导磁体支撑组件，以及其装配方法。

背景技术

高温超导电机指的是用高温超导线圈取代常规铜线圈的新型同步电机，由于现有高温超导材料在磁场下交流损耗较大，高温超导电机通常采用超导励磁转子和常规定子铜绕组的拓扑结构。

高温超导磁体作为转子励磁单元，安装固定于低温容器上，其工作温度为深低温（27K-35K）。要维持高温超导磁体正常运行所要求的稳定的低温环境，必须要设计合适的制冷系统来带走超导磁体工作时内部产生的热量以及外界向磁体的漏热。因此，为了降低低温制冷系统设计的难度、减小制冷功率以及提高电机效率，需要控制超导磁体的漏热。此外，在运行工况下，高温超导磁体不仅受到低温环境所致的热应力，而且受到通流所致的洛伦兹力。然而，高温超导磁体不可能直接与常温转轴相连，通常通过支撑组件与常温转轴相连。因此，磁体支撑组件在高温超导电机中起到绝热、支撑超导磁体并传递扭矩等多项重要作用，必须具有足够的强度和极低的漏热。

现有技术中，有多种高温超导电机磁体支撑组件的结构。大部分高温超导电机的超导磁体均安装固定于一个低温部件上，低温部件再通过轴向或径向支撑组件与常温端轴相连。其中，轴向支撑组件一端与低温部件相连，另一端与常温端轴相连。为了减小漏热，需要增加轴向支撑组件的长度，势必会增大电机转子的长度，进而增加电机的体积和重量。此外，与轴向支撑组件相比，径向支撑组件虽然缩短了电机转子轴向长度，但不适合在大容量高温超导电机中采用。这是由于如果所有的超导磁体均置于一个巨大的低温部件上，一方面低温部件因尺寸较大，导致加工比较困难，另一方面于电机装配车间在低温部件上现场装配超导磁体及其支撑组件，这给电机装配人员提出了较高的技术要求，并带来了很大的挑战和困难。

基于此，提出一种超导磁体的支撑组件，既能满足性能（强度和漏热）的要求，又能满足超导磁体装配工艺简单的要求，其中超导磁体在结构上是相互独立的。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一是从超导磁体支撑组件的拓扑结构入手，考虑装配工艺，提供一种能满足实际工作需求的，并在结构上相互独立的高温超导磁体支撑组件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高温超导磁体支撑组件，由底板以及通过支撑件安装在底板上的超导磁体构成，所述的超导磁体通过电流引线与磁体电流源相连；所述的底板由中间开孔的本体和分别设置在本体左右侧的至少3对连接块组成；所述的超导磁体由L形截面的磁体下底板、磁体上盖板以及夹持在磁体下底板和磁体上盖板之间的多个双饼线圈组成，双饼线圈由内环、外环以及通过低温树脂固化在内环和外环之间的超导线圈组成，所述的双饼线圈通过引线串联在一起，所述的磁体上盖板和磁体下底板左右侧分别设置有与连接块对应的固定块，所述的磁体下底板或磁体上盖板通过管路与低温制冷系统相连；所述的支撑组件由沿超导磁体长度方向布置在左右侧的多个支撑杆一、沿超导磁体高度方向布置在左右侧的多个支撑杆二和沿超导磁体宽度方向以X形交叉布置的多个支撑杆三组成，所述的支撑杆一两端通过销钉分别与连接块和磁体下底板上的固定块连接，所述的支撑杆二两端通过销钉分别与连接块和磁体上盖板上的固定块连接，所述的支撑杆三两端通过销钉分别与连接块和磁体下底板上的固定块连接。