多超导线圈旋转极靴式高温超导同步电机励磁系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114123720A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111280276.6(22)申请日2021.11.01(71)申请人南京邮电大学地址210023江苏省南京市鼓楼区新模范马路66号(72)发明人张文峰(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人许婉静(51)Int.Cl.H02K55/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称多超导线圈旋转极靴式高温超导同步电机励磁系统(57)摘要本发明公开了超导电机技术领域的多超导线圈旋转极靴式高温超导同步电机励磁系统，包括：内定子铁芯，所述内定子铁芯为轴心中空的圆柱结构；多组内置有超导线圈的杜瓦系统，对称套装于内定子铁芯外壁；多组可沿内定子铁芯轴向转动的转子铁芯，位于内定子铁芯和杜瓦系统外围轴向对称分布，且转子铁芯与内定子铁芯之间存在供磁场通过的第二气隙。本发明能够将磁路沿轴向平均分为多部分，减小了单回路磁场轴向磁路的距离，轴向磁场分布更加均匀，从而减少了轴向漏磁；避免了转子悬臂过长，使得转子结构更加坚固；可以进一步实现多组线圈结构，避免了旋转极靴式超导电机轴向长度限制，具有更高的电机效率和功率密度，更适用于高速、高振动领域。CN114123720ACN114123720A权利要求书1/1页1.多超导线圈旋转极靴式高温超导同步电机励磁系统，其特征是，包括：内定子铁芯，所述内定子铁芯为轴心中空的圆柱结构；多组内置有超导线圈的杜瓦系统，对称套装于内定子铁芯外壁；多组可沿内定子铁芯轴向转动的转子铁芯，位于内定子铁芯和杜瓦系统外围轴向对称分布，且转子铁芯与内定子铁芯之间存在供磁场通过的第二气隙。2.根据权利要求1所述的多超导线圈旋转极靴式高温超导同步电机励磁系统，其特征是，所述杜瓦系统的数量为N个，所述内定子铁芯圆周外壁对称设置有N+1个环形凸台，且每个杜瓦系统均套装于相邻环形凸台之间的凹陷处。3.根据权利要求1所述的多超导线圈旋转极靴式高温超导同步电机励磁系统，其特征是，所述杜瓦系统为呈“回”字形的双层薄壁绝热结构，且杜瓦系统内部充有液氮，所述杜瓦系统外壁上设置有磁屏蔽结构。4.根据权利要求1所述的多超导线圈旋转极靴式高温超导同步电机励磁系统，其特征是，所述超导线圈由超导线材或带材绕制而成。5.根据权利要求1所述的多超导线圈旋转极靴式高温超导同步电机励磁系统，所述转子铁芯包括C形转子铁芯和卜形转子铁芯，且C形转子铁芯和卜形转子铁芯沿内定子铁芯圆周方向交错排布。6.根据权利要求5所述的多超导线圈旋转极靴式高温超导同步电机励磁系统，其特征是，所述C形转子铁芯、卜形转子铁芯和内定子铁芯均采用高磁导率材料制成，所述高磁导率材料包括冷轧硅钢、软磁复合材料或非晶合金材料。2CN114123720A说明书1/3页多超导线圈旋转极靴式高温超导同步电机励磁系统技术领域[0001]本发明涉及多超导线圈旋转极靴式高温超导同步电机励磁系统，属于超导电机技术领域。背景技术[0002]超导电机是一种高功率密度电机，在船舶推进、风力发电以及航空航天等领域具有重要的应用场景。近年来，超导材料性能不断提升，价格也逐渐降低，使得超导电机应用技术被广泛关注。旋转极靴式高温超导电机，如专利(CN109639103B)所公布，是一种利用超导线圈励磁，通过旋转转子铁芯形成旋转磁场的电机。与常规电机相比，该类电机中超导线圈处于静止状态，省去了旋转杜瓦、动密封以及电刷系统等复杂结构的使用，提升了超导电机的可靠性，降低了制造成本。同时，该类电机旋转部件仅由转子铁芯构成，具有结构坚固、转动惯量小的特点，特别适合用于高速、高振动等电机需求领域，具有较好的应用前景。[0003]旋转极靴式高温超导电机中，磁场由超导线圈产生，要经过内定子端部传导至转子铁芯，再沿转子铁芯传导至电机内部，并经第一气隙沿径向传导至外定子铁芯，从而切割电枢绕组。磁场分布兼有轴向和径向分布的性质，并且随着电机轴向长度增加，转子铁芯中传导的磁通量减少，形成外定子铁芯中磁通减少，造成外定子铁芯的浪费。并且转子铁芯形成悬臂结构，对转子铁芯机械强度造成影响。发明内容[0004]本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供多超导线圈旋转极靴式高温超导同步电机励磁系统，能够达到将磁路沿轴向平均分为多部分，减小了单回路磁场轴向磁路的距离，轴向磁场分布更加均匀，从而减少了轴向漏磁的效果。[0005]为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：[0006]本发明提供了多超导线圈旋转极靴式高温超导同步电机励磁系统，包括：[0007]内定子铁芯，所述内定子铁芯为轴心中空的圆柱结构；[0008]多组内置有超导线圈的杜瓦系统，对称套装于内定子铁芯外壁