[发明专利]一种基于高温超导磁力耦合传动的永磁旋转式励磁装置

说明书

本发明公开了一种基于高温超导磁力耦合传动的永磁旋转式励磁装置，底板上设置有低温杜瓦，低温杜瓦内设置有转轴，转轴上设置有圆形的转子，转子上设置有若干转子永磁体；转轴的一端固定在旋转结构内，另一端固定在磁联轴器从动端上，磁联轴器从动端上间隙设置有磁联轴器主动端，低温杜瓦的壁穿过磁联轴器主动端和磁联轴器从动端之间；磁联轴器主动端与中间轴同轴连接，中间轴通过联轴器与旋转电机连接；转子的下方放置有定子超导带材，定子超导带材与负载超导线圈连接。本发明结合高温超导磁联轴器和磁悬浮轴承实现无接触传动，避免了超导磁体励磁所需大功率电源，阻断了由电流引线、转动轴导致的接触导热，具有成本低、稳定性高的优势。

技术领域

本发明涉及非接触供电技术领域，具体涉及一种基于高温超导磁力耦合传动的永磁旋转式励磁装置。

背景技术

自上个世纪发现超导现象以来，超导磁体在高速交通、电力能源、国防科技、医疗和重大科学项目等领域都有巨大的应用前景，如超导储能、超导磁浮、磁共振成像、超导电机等。随着高温超导材料的出现，由于其更高的转变温度、临界磁场、高场性能及载流能力，以及制备工艺的愈加完善，使得具有更高磁场强度及稳定性的超导磁体成为研究热点。

为了能够产生稳定的强磁场，需要往超导磁体中注入大电流。传统的方法是采用跨接于低温与室温环境间的电流引线来对超导磁体直接供电。但这种方法对供电装置的要求非常高，增加了应用成本。另外，跨接于室温与低温环境之间的电流引线形成了一个大漏热源，研究表明，其漏热量可达0.1W/A，增加了低温系统的制冷成本、并且严重影响了超导磁体的运行稳定性。同时，由于高温超导材料在运行过程中存在磁通流动和蠕动等现象，使得超导磁体存在一定的损耗而无法长时间运行在闭环恒流模式，因此无法直接应用于需要稳定强磁场的场合。

采用高温超导磁体非接触励磁方法，电源不与负载磁体直接相连，避免了大电流直接通过电流引线从室温进入低温环境，降低了电流引线的漏热。非接触励磁方法技术的优点在于，以较小电流在超导磁体中注入较大的电流，简化了复杂的电源系统，降低供电成本。可在超导磁体运行过程中为其进行无接触损耗补偿，维持恒定电流模式。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种降低系统的漏热并减少电源成本的基于高温超导磁力耦合传动的永磁旋转式励磁装置。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种基于高温超导磁力耦合传动的永磁旋转式励磁装置，其包括底板，底板上设置有低温杜瓦，低温杜瓦内设置有转轴，转轴上设置有圆形的转子，转子的圆周上均匀设置有若干转子永磁体；转轴的一端固定在旋转结构内，另一端固定在磁联轴器从动端上，磁联轴器从动端上间隙设置有磁联轴器主动端，磁联轴器主动端与磁联轴器从动端同轴，低温杜瓦的壁穿过磁联轴器主动端和磁联轴器从动端之间的间隙；磁联轴器主动端与中间轴同轴连接，中间轴通过联轴器与旋转电机连接，旋转电机通过电机底座安装在底板上；转子的下方放置有定子超导带材，定子超导带材与负载超导线圈连接。

本发明的有益效果为：本发明基于法拉第电磁感应定律及高温超导材料的强非线性电磁特性，通过电机带动转子和永磁体旋转，形成的旋转磁场在带材两端产生随旋转频率线性变化的直流电压，为与之相连的超导线圈励磁，利用较小等级的磁场在超导磁体中感应出大功率直流电。不仅消除了跨越大温差的电流引线，还避免了复杂的大功率电源设备，大大降低了运行成本。

本发明基于高温超导材料的磁通钉扎效应，利用高温超导磁联轴器实现跨壁式非接触传动，利用高温超导磁浮轴承实现非接触自稳定旋转，将超导磁体运行的低温环境与室温环境彻底隔离。对高温超导磁体进行非接触供电及运行能耗补偿，避免了超导磁体励磁所需大功率电源，阻断了由电流引线、转动轴导致的接触导热，具有运行成本低，稳定性高的优势。高温超导块材与永磁体间的磁通钉扎力，远远高于传统永磁间的磁吸力，并具自稳定性、无需外界主动控制的优势。

附图说明

图1为基于高温超导磁力耦合传动的永磁旋转式励磁装置图一。