[发明专利]抗磁超导耦合旋转电机

说明书

本发明属于一种供电电机，特别是利用超导体的完全抗磁性和完全导电性，设计制造的可以使发电机的电磁阻力，通过超导电流的输导与电动机的驱动力耦合，电动机和发电机组合为一体同轴旋转的供电电机。

现有的发电机，一般只局限于对磁铁与感应线圈，进行相对的机械运动，改变磁通感生电流而发电。由于这种磁铁与感应线圈直接的相对机械运动，要克服很强的楞次（Heinrich  Friedrich  Emil  Lenz）效应产生的电磁阻力，从中消耗很大的能量。

本发明的目的是要提供一种在固定电磁铁，固定感应线圈两者之间，按装一个用超导材料制作的屏蔽栅，通过屏蔽栅与电磁铁或感应线圈进行的相对机械运动，利用它的完全抗磁性，改变磁通使发电机发电。同时再利用屏蔽栅产生的超导电流，补偿给电动机，使发电机中因楞次效应产生的电磁阻力与电动机的驱动力耦合，因而能减小功耗的供电电机。

本发明的技术方案是：

（1）在固定电磁铁、固定感应线圈两者之间，按装一个与电动机转子同轴运转的超导材料制成的屏蔽栅。屏蔽栅在磁场中旋转时，类似于法拉弟（Michael  Faranday）早期制造的圆盘发电机，输出电流通过超导引线，输送给电动机转子，可以增强磁场强度的电磁铁，利用电动机交变磁场驱动转子与轴一起带动屏蔽栅，在固定电磁铁，固定感应线圈两者之间旋转，通过屏蔽栅很强的完全抗磁性，周期性的改变磁通，使感应线圈中产生感生电流而发电。同时屏蔽栅在磁场中旋转，感生的超导电流，通过超导引线输送给电动机转子中的电磁铁，随之转子的磁场增强，受定子交变磁场的作用，又很快转变为驱动力，即形成发电机中因楞次效应产生的电磁阻力，与电动机中的驱动力耦合后相互抵消，使耦合系统的电动机、发电机的功耗，基本控制在磨擦阻力方面，尽而增大了发电效率。

（2）为使屏蔽栅得到内冷的效果，在电机轴两端各设计安装一个磁力接头将冷却液送到轴的内心，对屏蔽栅冷却后排放到外部。

（3）为保证电机内外隔离冷却，使屏蔽栅在真空条件下工作，采用了电磁铁和补偿线圈与发电机内部隔离并一起冷却，电动机与感应线圈铁芯外侧与发电机内部隔离并一起冷却，使用真空多层隔离方法，适应电机内冷和外冷。

本发明提供的发电机与电动机组合为一体，1隔离冷却的结构设计，不仅功耗低，效率高，而且便于冷却，自控性强。

以下结合附图对本发明提供的技术方案，作综合性的进一步说明。

如附图所示：

1.发电机系统

用超导线材绕制的电磁铁（31），两端分别装有永磁铁（11）、（27），通过非导磁材料制作的内密封环（29）、（39），外密封环（16）（40），联接补偿超导线圈（13）、（34）的铁心（14）、（33），与隔离筒（12）紧固在感应线圈（10）、（36）的横向铁心（8）、（42）、（18）、（26）上面。

利用电磁铁（31）内心的轴承（35）、（28）支撑轴（30），通过横向铁芯（18）、（26）上面紧固的内隔离罩（20）和横向铁芯（8）、（42）上面紧固的内隔离罩（3），将轴（30）轴承（35）、（28）、轴（30）两端利用铁制螺母（5）、（25）紧固的抗磁屏蔽栅（17）、（41）一起密封在发电机的内部。通过电动机驱动转子（46）带动轴（30）与屏蔽栅（17）、（41）一起处于真空条件下，在固定电磁铁（31）与横向铁芯（8）、（42）、（18）、（26）的夹缝中旋转。屏蔽栅（17）（41）对应的各局部为超导材料制作，其它局部为非超导材料和非导磁性材料制作。

2.电动机系统

电动机的转子（46）被封闭在与轴（30）一起旋转的屏蔽栅（41）之内。转子（46）的一部分是超导线材料绕制的电磁铁（44），另一部分是永磁铁，它们合并的磁极沿轴向利用分磁片（数个）（45）对应分开。

电动机的定子（6）是超导线材料绕制的交变电磁铁，固定在内隔离罩（3）的外围，它的磁极同样沿轴向利用分磁片（数个）（43）对应转子（46）的磁极分开。

3.耦合系统

屏蔽栅（17）、（41）和轴（30）联接端与电动机转子（46）中电磁铁（44）的引入线接通。屏蔽栅（17）、（41）边缘端利用超导埋伏线并联，与电磁铁（44）的引出线接通。其目的是通过屏蔽栅（17）、（41）感应电流向电动机转子（46）的电磁铁（44）激磁。

4.激磁系统