一種超導爪極電機制造技術

本實用新型專利技術提供了一種超導爪極電機，其定子部分包括空心支撐軸、固定在空心支撐軸上的n只超導勵磁繞組支架及杜瓦結構，每只勵磁繞組支架內設置有超導勵磁繞組，空心支撐軸內設置有冷媒管路及超導引出線；轉子部分包括轉子軸和n只轉子磁軛組；每只轉子磁軛組包括A磁軛和B磁軛，兩只磁軛上的爪極交錯分布，并對扣在對應超導勵磁繞組的兩側，所述轉子軸和n只轉子磁軛組均可繞轉子軸的中心軸線同步旋轉。不同功率等級的電機可沿徑向擴大直徑或沿軸向疊加爪極組件數量實現。本實用新型專利技術在滿足超導電機工作的前提下，具有結構簡單、成本低、易加工、勵磁繞組供電直接連接、無需碳刷或感應電路、重量和體積小等特點，提高了系統可靠性和效率。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于電機
，特別涉及一種新型的超導爪極電機。
技術介紹
大功率超導電機由于具有高效節能和體積和重量只有傳統電機的1/3到1/2等優點，在艦船、電力機車等行業正日臻受到用戶的歡迎，但超導繞組工作中需要在繞組的周圍形成冷媒循環空間及絕熱結構，故增加了系統復雜性。現有超導電機主流是超導勵磁繞組旋轉，需要增加傳輸冷媒的旋轉接頭來滿足超導繞組的低溫工作要求，同時超導繞組的供電和檢測信號需要滑環或感應傳輸，導致系統結構復雜，故障率高。另一種超導電機是超導勵磁繞組不動的結構，但轉子電樞供電需要大電流的饋電碳刷，碳刷壽命短，更換困難。為了解決以上難題，催生了本技術的設計思本巨o
技術實現思路
本技術目的在于解決現有超導電機應用中存在的超導勵磁繞組旋轉時，需要配套的傳輸冷媒旋轉接頭、以及用于超導繞組的供電和檢測信號的滑環或感應傳輸裝置的問題，提供一種超導爪極電機，該電機在應用中省去了大電流的饋電碳刷和傳輸冷媒的旋轉接頭，降低了電機的制造成本 、重量和體積，并提高了電機運行可靠性和效率。為實現上述專利技術目的而采用的技術解決方案是這樣的所提供的超導爪極電機，包括定子部分、轉子部分和機殼，其中，(一)、所述的定子部分包括一只空心支撐軸、定子電樞及磁軛組件和固定在空心支撐軸上的n只勵磁繞組支架及杜瓦結構；所述的空心支撐軸和定子電樞及磁軛組件固定在機殼上，所述每只勵磁繞組支架及杜瓦結構內設置有超導勵磁繞組以及包容超導勵磁繞組的冷腔，所述空心支撐軸內設置有冷媒管路及超導引出線，所述的冷媒管路與超導勵磁繞組的冷腔相通；所述的超導勵磁繞組與超導引出線相聯；(二)、所述的轉子部分包括一只轉子軸和串聯安裝在空心支撐軸上的n只轉子磁軛組；所述每只轉子磁軛組包括A磁軛、B磁軛和聯接A磁軛和B磁軛的固定架；所述的A磁軛和B磁軛在環片結構一側的外圓處均布有多只爪極，每只轉子磁軛組中的兩只磁軛的爪極交錯分布，并對扣在對應超導勵磁繞組的兩側；所述轉子軸通過旋轉部件安裝在機殼上并與轉子磁軛組相連，所述n只轉子磁軛組通過旋轉部件套裝在空心支撐軸上，所述轉子軸和n只轉子磁軛組均可繞轉子軸的中心軸線同步旋轉；所述的A磁軛和B磁軛在超導勵磁繞組通電時，在A磁軛和B磁軛內產生磁場,并在各自的爪極上分別形成N磁極和S磁極。本技術的技術解決方案還包括所述的轉子軸與A磁軛連接，A磁軛和B磁軛由固定架連接成為一體構成轉子，可在定子電樞產生的旋轉磁場引導下旋轉。本技術的技術解決方案還包括所述的n大于或等于I。本技術的技術解決方案還包括所述超導勵磁繞組為以軸線為中心的環形繞組結構；超導勵磁繞組由超導帶材或線材制成。本技術的技術解決方案還包括所述的旋轉部件為滾動軸承或滑動軸承。本技術的技術解決方案還包括所述的轉子磁軛由導磁而不導電的材料制成，如氧化鐵粉。本技術具有的有益效果如下所述。1、本技術采用超導勵磁繞組和空心支撐軸固定不動，而依靠超導勵磁繞組外圍設置的轉子磁軛組在定子電樞旋轉磁場引導下，實現轉子磁軛帶動轉子軸旋轉，而構成超導電機的設計思路，具有結構簡單的優點。2、本技術采用在超導勵磁繞組周圍設置冷腔，形成了超導磁體工作時需要的冷媒循環空間及杜瓦結構，同時在空心支撐軸內設置冷媒管路及超導引出線，解決了以往需要冷媒傳輸旋轉接頭、大電流饋電碳刷及信號傳輸滑環應用中存在的壽命和更換問題，提聞了系統可罪性。3、本技術的超導爪極電機可根據輸出功率的大小選擇由一只或多只超導勵磁繞組和轉子磁軛組構成，方便了大功率輸出的擴展應用，滿足了不同場合的要求，同樣具有結構簡單，成本低的優點。4、本技術的轉子磁軛由導磁而不導電的材料制成，只在超導勵磁繞組通電時在其各自的爪極上分別形成N和S磁極，因A、B磁軛不導電，故在運行中幾乎無渦流損耗，提高了電轉換效率；另外A磁軛和B磁軛可以使用模具成型，加工量小，制造成本低。附圖說明附圖1為本技術的一個具體實施例——單組超導爪極電機的結構示意圖；附圖2為本技術超導爪極電機核心部件結構組成及安裝示意圖；附圖3為本技術超導爪極電機磁場分布及超導繞線示意圖；附圖4為本技術超導爪極電機局部剖面磁場示意圖；附圖5為本技術的另一個實施例——雙組超導爪極電機的結構示意圖。附圖中各標號名稱分別是1 一轉子軸，2— A磁軛，3— B磁軛，4一超導勵磁繞組，5—勵磁繞組支架及杜瓦結構，6—固定架，7—空心支撐軸，8—定子電樞及磁軛組件，9一冷媒管路，10 —機殼，11 一超導引出線。具體實施方式以下結合附圖和具體實施方式對本技術作進一步詳細說明。因為文章撰寫的非窮舉，所述的實施方式、爪極極對數、N和S磁極的位置、轉子磁軛的材料和成型方法、定子電樞及磁軛的數量，無論用于電動機還是發電機，都不對本技術具體實施的類似變體造成限制。本技術提供了一種超導電機的新型設計方法，是將超導帶材或線材以軸線為中心環形繞在一個固定不動的支架上，支架安裝在空心支撐軸上，并在超導繞組周圍形成冷媒循環空間及杜瓦結構而形成超導勵磁部件，兩個對應的磁軛爪極對扣在超導勵磁繞組的兩側，超導勵磁繞組通電時，在A、B磁軛內產生磁場，并在A、B磁軛的爪極上分別形成N磁極和S磁極。A、B磁軛和固定架連接構成的轉子,在定子電樞旋轉磁場的引導下旋轉。本技術的特點是超導磁體結構簡單，冷媒傳輸方便，采集信號容易傳送，不需要冷媒旋轉接頭、滑環和碳刷，加工量小，制造成本低，可靠性高。對于輸出普通功率的電機，可采用如圖1所示的單組超導爪極電機的結構，它由定子部分、轉子部分和機殼10組成。其中定子部分包括空心支撐軸7、定子電樞及磁軛組件8和勵磁繞組支架及杜瓦結構5。勵磁繞組支架及杜瓦結構5固定在空心支撐軸7上，其內設置有超導勵磁繞組4，超導勵磁繞組4為以軸線為中心的環形繞組結構，在超導勵磁繞組4的四周設置有冷腔，冷腔與空心支撐軸7內設置的冷媒管路9相聯；此外空心支撐軸7內還設置有超導引出線11，并與超導勵磁繞組4相聯。空心支撐軸7、定子電樞及磁軛組件8均固定在機殼10上，勵磁繞組支架及杜瓦結構5則固定在空心支撐軸7上保持不動。轉子部分包括轉子軸I和轉子磁軛組，每只制造磁軛組包括A磁軛2、B磁軛3和聯接A磁軛2和B磁軛3的固定架6。如圖2所不，A磁軛2和B磁軛3均為在環片結構一側的外圓處均布有多只爪極，每只轉子磁軛組中的兩只磁軛(A磁軛2和B磁軛3)的爪極交錯分布，對扣在對應超導勵磁繞組4的兩側。轉子軸I通過旋轉部件安裝在機殼10上并與轉子磁軛組相連，轉子磁軛組也通過旋轉部件套裝在空心支撐軸7上，轉子軸I和轉子磁軛組均可繞轉子軸I的中心軸線同步旋轉。如圖3和圖4所示，當超導勵磁繞組4通電時， 兩個轉子磁軛內產生磁場，在其對應的爪極上分別形成N磁極和S磁極,磁場經A磁軛一N磁極一定子電樞一定子磁軛一定子電樞一S磁極一B磁軛一A磁軛構成磁回路,在定子電樞旋轉磁場的引導下旋轉構成超導電機。本技術具體應用例中，提高單組爪極輸出功率的方法也可以由改變超導勵磁繞組，磁軛以及定子電樞的直徑來實現。實際應用中，根據定子的不同類型，該電機的工作原理稍有區別。具體表現在(一)、對于有齒定子，超導勵磁繞組4通電后,勵磁繞組產生軸向磁場,此磁場依本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種超導爪極電機，包括定子部分、轉子部分和機殼(10)，其特征在于：所述的定子部分包括一只空心支撐軸(7)、定子電樞及磁軛組件(8)和固定在空心支撐軸(7)上的n只勵磁繞組支架及杜瓦結構(5)；所述的空心支撐軸(7)和定子電樞及磁軛組件(8)固定在機殼(10)上，所述每只勵磁繞組支架及杜瓦結構(5)內設置有超導勵磁繞組(4)以及包容超導勵磁繞組(4)的冷腔，所述空心支撐軸(7)內設置有冷媒管路(9)及超導引出線(11)，所述的冷媒管路(9)與超導勵磁繞組(4)的冷腔相通；所述的超導勵磁繞組(4)與超導引出線(11)相聯；所述的轉子部分包括一只轉子軸(1)和串聯設置在空心支撐軸(7)上的n只轉子磁軛組；所述每只轉子磁軛組包括：A磁軛(2)、B磁軛(3)和聯接A磁軛(2)和B磁軛(3)的固定架(6)；所述的A磁軛(2)和B磁軛(3)在環片結構一側的外圓處均布有多只爪極，每只磁軛組中的兩只磁軛(2、3)的爪極交錯分布，并對扣在對應超導勵磁繞組(4)的兩側；所述轉子軸(1)通過旋轉部件安裝在機殼(10)上并與轉子磁軛組相連，所述n只轉子磁軛組通過旋轉部件套裝在空心支撐軸(7)上，所述轉子軸(1)和n只轉子磁軛組串聯，且均可繞轉子軸(1)的中心軸線同步旋轉；所述的A磁軛(2)和B磁軛(3)在超導勵磁繞組(4)通電時，在A磁軛(2)和B磁軛(3)內產生磁場，并在各自的爪極上分別形成N磁極和S磁極。...

【技術特征摘要】
1.一種超導爪極電機，包括定子部分、轉子部分和機殼(10)，其特征在于所述的定子部分包括一只空心支撐軸(7)、定子電樞及磁軛組件(8)和固定在空心支撐軸(7)上的η只勵磁繞組支架及杜瓦結構(5);所述的空心支撐軸(7)和定子電樞及磁軛組件(8)固定在機殼(10)上，所述每只勵磁繞組支架及杜瓦結構(5)內設置有超導勵磁繞組(4)以及包容超導勵磁繞組(4)的冷腔，所述空心支撐軸(7)內設置有冷媒管路(9)及超導引出線(11)，所述的冷媒管路(9)與超導勵磁繞組(4)的冷腔相通；所述的超導勵磁繞組(4)與超導引出線(11)相聯；所述的轉子部分包括一只轉子軸(I)和串聯設置在空心支撐軸(7)上的η只轉子磁軛組；所述每只轉子磁軛組包括Α磁軛(2)、Β磁軛(3)和聯接A磁軛(2)和B磁軛(3)的固定架￠);所述的A磁軛(2)和B磁軛(3)在環片結構一側的外圓處均布有多只爪極，每只磁軛組中的兩只磁軛(2、3)的爪極交錯分布，并對扣在對應超導勵磁繞組(4)的兩側；所述轉子軸(I)通過旋轉部件安裝在機殼(10)上并與轉子磁軛組相連...

【專利技術屬性】
技術研發人員：焦耀峰，馮超，
申請(專利權)人：陜西捷普控制技術有限公司，
類型：實用新型
國別省市：