專利名稱：超導設(shè)備和軸向間隙式超導馬達的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超導設(shè)備，并且更具體地涉及一種如下的超導設(shè) 備所述超導設(shè)備包括連接到鐵芯并且由超導導線形成的線圈，并且能夠應用于馬達、發(fā)電機、變壓器和超導磁能存儲(SMES)，特別適 于應用至設(shè)有感應器的軸向式超導馬達。
背景技術(shù)：
近來，通過電驅(qū)動馬達工作以運行的船、汽車等的發(fā)展已經(jīng)在解 決例如汽油的燃料源的短缺和由廢氣引起的環(huán)境惡化方面取得進步。 特別地，通過采用一種在日本未審查專利申請公開No.6-6907 (專利文 獻l)中披露的超導馬達，可以消除超導線圈中的電阻損耗并且能夠提 高效率。而且，馬達尺寸可被減小并且馬達輸出可被提高。除了馬達，使用超導導線的超導結(jié)構(gòu)也變得日益廣泛地用于發(fā)電 機、變壓器等中。然而，如果磁場作用在超導導線上，則超導導線的特性變差，由 此不能通過超導導線提供大電流。特別地，在超導線圈被連接到鐵芯 的結(jié)構(gòu)中，由于超導線圈通電而產(chǎn)生的磁場被鐵芯強化并且作用在超 導線圈自身上。因此，可被供給到超導線圈的電流減小并且電流強度 也減小。這導致超導線圈的尺寸并且因此超導設(shè)備的尺寸需要被增加 以提供所需的電流量的問題。將結(jié)合連接有超導線圈的C型磁體(鐵芯)更加詳細地描述這個 問題。如圖IO所示，通過在希望的位置處在C型鐵芯1上纏繞超導導線 而形成超導線圈2，并且在超導線圈2和C型鐵芯1之間不留任何間隙， 并且另一磁性材料5被布置在C型鐵芯1的間隙la中。磁性材料5也 可由鐵芯形成。當將電流供給到超導線圈2時，磁通量F1和F2被激 發(fā)，例如，如虛線所示。磁通量F1通過C型鐵芯1并且在間隙la中 產(chǎn)生磁場，由此將布置在間隙la中的磁性材料5磁化。在另一方面， 磁通量F2通過在超導線圈2附近圍繞C型鐵芯1和超導線圈2的空氣 而不通過間隙la。磁通量的大小由"磁動勢/磁阻"表示。因此，如果 磁動勢恒定，則磁通量的大小隨著磁阻降低而增加。這意味著磁通量 F2變得較強，因為磁通量不僅通過具有大的磁阻的空氣(低的磁導率)， 而且還通過具有小的磁阻(高的磁導率)的C型鐵芯1。結(jié)果，作用在 超導線圈2上的磁場的強度增加并且超導線圈2的特性變差。專利文獻l:日本未審查專利申請公開No.6-6907。發(fā)明內(nèi)容鑒于以上問題，本發(fā)明的一個目的在于改進用于將超導線圈連接 到鐵芯的結(jié)構(gòu)，由此弱化作用在超導線圈自身上的磁場強度從而超導 特性將不會變差，并且提高超導線圈中的電流強度，由此降低超導線 圈的尺寸。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種超導設(shè)備，所述超導設(shè)備包括由超導導線形成的線圈； 連接有線圈的鐵芯；和布置在磁路中并且被磁通量磁化的磁性材料，該磁路通過線圈通 電產(chǎn)生并且通過鐵芯，其中在線圈和鐵芯之間形成間隙，或/和非磁性材料被置于線圈和 鐵芯之間。利用上述構(gòu)造，每一個均用作磁阻的間隙或/和非磁性材料在由超 導導線形成的線圈(即，超導線圈)和連接有超導線圈的鐵芯之間形 成。因此，在由于超導線圈通電而激發(fā)的磁通量中，在超導線圈附近激發(fā)的磁通量(即，對應于圖10所示磁通量F2的磁通量)通過每一個均具有低的磁導率的間隙和非磁性材料中的至少一個。因此，因為 在超導線圈附近激發(fā)的大部分的磁通量通過每一個均具有低的磁導率 的空氣或/和非磁性材料，因此這種磁通量的大小可被降低并且作用在 超導線圈上的磁場可被弱化。因此，可將更大的電流供給到超導線圈 而不顯著惡化超導線圈的超導特性。這意味著超導線圈中的電流強度 可增加。結(jié)果，超導線圈的大小可減小并且設(shè)有超導線圈的超導設(shè)備 的大小也可減小。通常，當超導線圈被連接到鐵芯時，在超導線圈附近激發(fā)的磁通量的大小(即，圖10中的磁通量F2)也以類似于作用在另一磁性材料 上的磁通量(即，圖10中的磁通量Fl)的方式增加。然而，根據(jù)本發(fā) 明，即使當超導線圈被連接到鐵芯時，僅僅在超導線圈附近激發(fā)的磁 通量的大小可減小。而且，因為在超導線圈和鐵芯之間留出間隔以弱化作用在超導線 圈上的磁場，在向超導線圈供給交流電流的情況下，在線圈中產(chǎn)生的 交流損耗可減小并且設(shè)備損耗也可減小。非磁性材料的實例包括玻璃纖維增強塑料(FRP)、不銹鋼、錫、 鋁和銅。非磁性材料的相對透過性優(yōu)選為IOO或更低。當將非磁性材料置于線圈和鐵芯之間時，能夠以適當?shù)慕M合將多 種非磁性材料置于其間。在線圈和鐵芯之間的間隔優(yōu)選地設(shè)定成等于或者大于O.lmm并且 更優(yōu)選等于或者大于0.5mm。利用上述構(gòu)造，通過將間隔設(shè)定為等于或者大于O.lmm，在超導 線圈附近激發(fā)的磁通量可被減小。而且，通過將間隔設(shè)定為等于或者 大于0.5mm，相關(guān)磁通量可被進一步減小。另一優(yōu)點在于，超導線圈 可被更加容易地連接到鐵芯并且能夠更加容易地制造超導設(shè)備。假設(shè)a是包括被磁化的磁性材料的磁路中的間隙的總尺寸并且b 是線圈和鐵芯之間的間隔的尺寸，優(yōu)選地，滿足b〉a。當磁化磁性材料的磁通量通過具有低磁導率的間隙時(例如，在 圖IO中示出的間隙)，這種磁通量也減小?？紤]到這一點，通過將a 和b之間的關(guān)系設(shè)定為b〉a，與磁化磁性材料的磁通量相比，在超導線 圈附近激發(fā)的磁通量可以大大減小。因此，在超導線圈中的電流密度 可被增加從而磁化磁性材料的磁通量將不會變得太小。根據(jù)本發(fā)明的超導設(shè)備可以例如以如下實用形式實現(xiàn)布置在磁 路中的磁性材料是連接到轉(zhuǎn)子的感應器，并且在通電期間轉(zhuǎn)子被操作 而旋轉(zhuǎn)。通過使用上述實用形式，本發(fā)明的第二方面提供一種包括感應器 的軸向式超導馬達。更具體地，該軸向式超導馬達被構(gòu)造成軸向式和感應器類型的馬 達，該馬達在旋轉(zhuǎn)軸周圍包括電樞側(cè)定子，包括連接到鐵芯的電樞 線圈； 一對轉(zhuǎn)子，包括布置在電樞側(cè)定子的兩側(cè)上的感應器；以及一 對場側(cè)定子，包括布置在轉(zhuǎn)子的兩側(cè)上的場線圈，轉(zhuǎn)子被裝配在旋轉(zhuǎn) 軸上并且固定于旋轉(zhuǎn)軸，其中電樞線圈和場線圈的每一個均為由超導導線形成的線圈，在 電樞線圈和該電樞線圈連接到其上的鐵芯之間形成間隙，或/和將非磁 性材料置于電樞線圈和鐵芯之間，并且在場線圈和用作鐵芯的場側(cè)定子之間形成間隙，或/和將非磁性材料置于場線圈和場側(cè)定子之間，其中場線圈被布置成使得N極和S極位于各個同心圓上，并且 其中，在電樞線圈和場線圈通電期間用作磁性材料的每一個轉(zhuǎn)子中的感應器被布置成使得定位成面對場線圈的N極的N極感應器和定 位成面對場線圈的S極的S極感應器沿著周向交替地定位。根據(jù)本發(fā)明的在超導線圈和鐵芯之間形成有間隙的超導設(shè)備不僅 能夠適當?shù)赜糜谳S向馬達，而且還可用于發(fā)電機、變壓器以及超導磁 能存儲(SMES)。根據(jù)本發(fā)明，如上所述，每一個均用作磁阻的間隙或/和非磁性材 料在由超導導線形成的線圈(即，超導線圈)和連接有超導線圈的鐵 芯之間形成。因此，在由于超導線圈通電而激發(fā)的磁通量中，在超導 線圈附近激發(fā)的磁通量通過每一個均具有低的磁導率的間隙或/和非磁 性材料。因此，因為在超導線圈附近激發(fā)的大部分的磁通量通過每一 個均具有低的磁導率的空氣或/和非磁性材料，磁通量的大小可減小并且作用在超導線圈上的磁場可被弱化。因此，可將更大的電流供給到 超導線圈而不顯著降低超導線圈的超導特性。這意味著超導線圈中的 電流強度可被增加。結(jié)果，超導線圈的大小可被減小并且設(shè)有超導線 圈的超導設(shè)備的大小也可被減小。


圖l(A)是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的感應器型馬達的截面視圖， 并且圖1 (B)是轉(zhuǎn)子從其圖1 (A)所示位置旋轉(zhuǎn)90°的感應器型馬 達的截面視圖。圖2 (A)是場側(cè)定子的前視圖，圖2 (B)是沿著圖2 (A)的線 I-I截取的截面視圖，并且圖2(C)是場側(cè)定子的主要部分的放大視圖。圖3 (A)是轉(zhuǎn)子的前視圖，圖3 (B)是沿著圖3 (A)的線I-I 截取的截面視圖，并且圖3 (C)是后視圖，圖3 (D)是沿著圖3 (A) 的線II-II截取的截面視圖。圖4 (A)是示出旋轉(zhuǎn)軸穿過轉(zhuǎn)子和場側(cè)定子的狀態(tài)的前視圖，圖 4 (B)是沿著圖4 (A)的線I-I截取的截面視圖，并且圖4 (C)是沿 著圖4 (A)的線II-II截取的截面視圖。圖5是電樞側(cè)定子的前視圖。圖6是沿著圖5的線I-I截取的截面視圖。圖7 (A)和7 (B)的每一個均是示出在感應器型馬達中激發(fā)磁 通量的狀態(tài)的截面視圖。圖8是解釋本發(fā)明的基本原理的示意圖。圖9(A)是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的感應器型馬達的截面視圖， 并且圖9 (B)是轉(zhuǎn)子從其圖9 (A)所示位置旋轉(zhuǎn)90°的感應器型馬 達的截面視圖。圖IO是用于解釋現(xiàn)有技術(shù)的基本原理的示意圖。附圖標記 3間隙10感應器型馬達11、 15場側(cè)定子(鐵芯)12、 14轉(zhuǎn)子 13電樞側(cè)定子 18、 31場線圈20、 28N極感應器21、 27S極感應器 24電樞線圈25磁通收集器(鐵芯) 40， 41非磁性材料 Fl、 F2磁通量具體實施方式
將參考附圖描述本發(fā)明的實施例。首先，結(jié)合C型鐵芯描述本發(fā)明的基本原理。如圖8所示，由超導導線制成的超導線圈2在希望的位置處被連 接到C型鐵芯1，并且在超導線圈2和C型鐵芯1之間留出間隙3以 用于提供希望水平的磁阻，并且磁性材料5被布置在C型鐵芯1的間 隙la中。當將電流供給到超導線圈2時，磁通量F1和F2被激發(fā)，例 如，如虛線所示。磁通量Fl通過C型鐵芯1并且在間隙la中產(chǎn)生磁 場，由此將布置在間隙la中的磁性材料磁化。在另一方面，磁通量F2 通過超導線圈2周圍的空氣而不通過C型鐵芯1。因為磁通量F2僅僅 通過具有低的磁導率的空氣，空氣用作磁阻并且磁通量F2以較小的量 級產(chǎn)生。因此，作用在超導線圈2上的磁場的強度降低從而超導線圈2 的特性將不會顯著變差。結(jié)果，超導線圈中的電流強度可被增加，并 且超導線圈的尺寸可被減小。順便提及，通過將C型鐵芯1和超導線圈2之間的間隙3的尺寸 設(shè)定為更大的數(shù)值，僅僅通過空氣的磁通量F2增加并且作用在超導線 圈2上的磁場強度可減小。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的感應器型馬達10。感應器型 馬達10利用在上面結(jié)合C型鐵芯描述的原理。感應器型馬達10具有軸向間隙結(jié)構(gòu)。更具體地，旋轉(zhuǎn)軸34以指 定順序相繼地穿過場側(cè)定子11、轉(zhuǎn)子12、電樞側(cè)定子13、轉(zhuǎn)子14和 場側(cè)定子15。場側(cè)定子11和15以及電樞側(cè)定子13的每一個均相對于 旋轉(zhuǎn)軸34以一定間隙被固定到安裝表面G。轉(zhuǎn)子12和14在外部裝配 在旋轉(zhuǎn)軸34上并且固定于旋轉(zhuǎn)軸34。因為場側(cè)定子11和場側(cè)定子15是雙側(cè)對稱的，圖2 (A) 、 2 (B) 和2 (C)示出一個場側(cè)定子15作為代表。場側(cè)定子11和15(鐵芯)的每一個均由磁性材料制成并且固定到安裝表面G。場側(cè)定子11和15分別包括具有真空隔熱結(jié)構(gòu)并且被安 裝到場側(cè)定子的隔熱冷卻劑容器17和30，以及為由超導導線制成的繞 組并且被保持在隔熱冷卻劑容器17和30中的場線圈18和31。在每一個場側(cè)定子11、 15和每一個場線圈18、 31之間，如圖2 (C)所示，圍繞場線圈18、 31的整個周邊留出間隙3。在該間隙中， 在場側(cè)定子ll、 15和場線圈18、 31之間的間隔被設(shè)定為b。在該實施 例中，設(shè)定bl二0.5mm。通過圍繞場線圈18、 31形成間隙3，在該實 施例的感應器型馬達10中，相應于在上面結(jié)合C型鐵芯描述的磁通量 F2的磁通量被減小并且作用在場線圈18、 31上的磁場被弱化。另外，由樹脂、鋁、黃銅等制成的非磁性材料被置于場側(cè)定子11、 15和場線圈18、 31之間以在場側(cè)定子11、 15和場線圈18、 31之間留 出間隙3的狀態(tài)中支撐場線圈18、 31。場側(cè)定子11和15分別具有以比旋轉(zhuǎn)軸34的外直徑更大的尺寸在 定子中心鉆出的松配合孔llb和15b，以及圍繞松配合孔llb和15b以 環(huán)面形式凹進的凹槽lla和15a。場線圈18和31被分別保持在液態(tài)氮 在其中循環(huán)的隔熱冷卻劑容器30中。隔熱冷卻劑容器17和30被分別 置于凹槽lla和15a中。場側(cè)定子11和15的每一個均由例如波明德合金、硅鋼板、鐵或 者透磁合金的磁性材料制成。用于形成場線圈18和31的超導導線是 例如鉍或者釔基超導導線。因為轉(zhuǎn)子12和14是雙側(cè)對稱的，圖3 (A) -3 (D)示出一個轉(zhuǎn) 子14作為代表。轉(zhuǎn)子12和14分別包括盤形支撐部件19和26，每一個均由非磁性材料制成并且具有用于安裝到旋轉(zhuǎn)軸的孔19a和26a; —對S極感應 器21和27，在關(guān)于安裝孔19a和26a點對稱的位置處嵌入支撐部件19 和26中；以及一對N極感應器20和28，在從S極感應器21和27的 位置旋轉(zhuǎn)90°的位置處嵌入支撐部件19和26中。S極感應器21和27以及N極感應器20和28分別具有扇形的一 個端表面20a、 21a、 27a和28a，這些端表面在各個同心圓上以相等間 隔布置成面對電樞側(cè)定子13并且具有相同面積。S極感應器21和27的另一個端表面21b和27b被布置成面對場 線圈18和31產(chǎn)生S極的相應位置。例如，如圖2 (C)和4 (B)所示， S極感應器27的另一端表面27b具有定位成面對場線圈31的外周邊側(cè) 的弧形形狀。N極感應器20和28的另一個端表面20b和28b被布置成面對場 線圈18和31產(chǎn)生N極的相應位置。例如，如圖3 (B)和4 (C)所 示，N極感應器28的另一端表面28b具有定位成面對場線圈31的內(nèi) 周邊側(cè)的弧形形狀。因此，S極感應器21和27以及N極感應器20和28具有如此三 維形狀，使得它們的截面形狀沿著軸向從弧形的另一端表面20b、 21b、 27b和28b連續(xù)地變化，并且該一個端表面20a、 21a、 27a和28a的每 一個均具有扇形形狀。而且，從另一端表面20b、 21b、 27b和28b到 該一個端表面20a、 21a、 27a和28a， S極感應器21和27以及N極感 應器20和28的每一個的截面面積是恒定的。而且，N極感應器20和 28的另一端表面20b和28b具有與S極感應器21和27的另一端表面 21b和27b相同的面積。支撐部件26由非磁性材料制成，例如FRP或者不銹鋼。感應器 27和28的每一個均由例如波明德合金、硅鋼板、鐵或者透磁合金的磁性材料制成。如圖1 (A)和1 (B)所示，由非磁性材料制成的電樞側(cè)定子13 固定到安裝表面G。電樞側(cè)定子13包括具有真空隔熱結(jié)構(gòu)的隔熱冷卻 劑容器23;以及電樞線圈24，該電樞線圈是由超導導線制成并且被分 別保持在隔熱冷卻劑容器23中的繞組。電樞側(cè)定子13具有以比旋轉(zhuǎn)軸34的外直徑更大的尺寸在其中心 鉆出的松配合孔13b，以及圍繞松配合孔13b沿著周向以相等間隔鉆出 的四個安裝扎13"電樞線圈24被分別保持在液態(tài)氮在其中循環(huán)的隔 熱冷卻劑容器23中，并且由磁性材料制成的磁通收集器25 (鐵芯)被 布置在每一個電樞線圈24的中空部分中。在其內(nèi)保持電樞線圈24的 四個隔熱冷卻劑容器23被分別置于線圈安裝孔13a中。每一個電樞線圈24不被直接地纏繞在磁通收集器25的外周邊表 面上。如圖5和6所示，在電樞線圈24的內(nèi)周邊表面和磁通收集器25 的外周邊表面之間留出間隙3。更具體地，在電樞線圈24的內(nèi)周邊表 面和磁通收集器25的外周邊表面之間的間隔被設(shè)定為5mm，即b2 = 5mm。換言之，如場線圈18和31的情況一樣，在電樞線圈24的周圍 形成間隙3以減小作用在電樞線圈24上的磁場。磁通收集器25由例如波明德合金、硅鋼板、鐵或者透磁合金的磁 性材料制成。用于形成電樞線圈24的超導導線是例如鉍或者釔基超導 導線。而且，電樞側(cè)定子13由非磁性材料制成，例如FRP或者不銹鋼。電力饋送設(shè)備32通過配線被連接到場線圈18和31以及電樞線圈 24使得直流電流被供給到場線圈18和31并且三相交流電流被供給到 電樞線圈24。通過將那些電流供給到場線圈18和31以及電樞線圈24， 轉(zhuǎn)子12和14的S極感應器21和27以及N極感應器20和28被磁化， 并且激發(fā)磁通量Fl，如圖7中的實線和虛線所示，由此轉(zhuǎn)子12和14基于下述原理旋轉(zhuǎn)。在場側(cè)定子11、轉(zhuǎn)子12、電樞側(cè)定子13、轉(zhuǎn)子 14和場側(cè)定子15中相鄰的兩個之間形成預定間隙4。因此，在該實施 例的感應器型馬達10中，每一個磁通量F1通過八個間隙4。假設(shè)磁通 量Fl所通過的該八個間隙4的總尺寸為a，則a被設(shè)定為小于場線圈 18和31以及電樞線圈24的每一個的周圍留出的間隙3的尺寸b (即 a<b)。此外，液態(tài)氮罐33通過用于循環(huán)作為冷卻劑的液態(tài)氮的隔熱管道 而被連接到隔熱冷卻劑容器17、 23和30。將在下面描述感應器型馬達10的工作原理。當直流電流被供給到圖1右側(cè)的場線圈31時，在場線圈31的外 周邊側(cè)上產(chǎn)生S極并且在其內(nèi)周邊側(cè)上產(chǎn)生N極。因此，如圖4(A) 和4 (B)所示，在S極側(cè)上的磁通量通過另一端表面27b被引入S極 感應器27中，并且被引入的S極磁通量在該一個端表面27a處出現(xiàn)。 同樣，如圖4 (A)和4 (C)所示，在N極側(cè)上的磁通量通過另一端 表面28b被引入N極感應器28中，并且被引入的N極磁通量在該一個 端表面28a處出現(xiàn)。因為該另一端表面27b和28b被布置在沿著場線圈 31的外周邊和內(nèi)周邊延伸的相應的同心圓上，因此總是保證在S極感 應器27的一個端表面27a處出現(xiàn)S極并且在N極感應器28的一個端 表面28a處出現(xiàn)N極，即使轉(zhuǎn)子14旋轉(zhuǎn)?；谙嗤脑?，當直流電流被供給到圖1左側(cè)的場線圈18時， 總是保證在轉(zhuǎn)子12中，在N極感應器20的一個端表面20a處出現(xiàn)N 極并且在S極感應器21的一個端表面21a處出現(xiàn)S極。當在以上狀態(tài)中向電樞線圈24供給三相交流電流時，由于在供給 的交流電流的三相中的相移而在電樞側(cè)定子13的軸線周圍產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁 場。該旋轉(zhuǎn)磁場對于轉(zhuǎn)子12和14中的N極感應器20和28以及S極感應器21和27的每一個產(chǎn)生關(guān)于該軸線的轉(zhuǎn)矩，由此轉(zhuǎn)子12和14 旋轉(zhuǎn)并且旋轉(zhuǎn)軸34被驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。利用上述構(gòu)造，因為間隙3形成在場線圈18和31以及電樞線圈 24周圍以防止場線圈18和31以及電樞線圈24接觸用作鐵芯的場側(cè)定 子11和15以及磁通收集器25，在場線圈18和31以及電樞線圈24的 每一個的周圍激發(fā)的磁通量F2可被減小。因此，在避免超導特性變差 的同時，作用在由超導導線制成的場線圈18和31以及電樞線圈24的 每一個上的磁場可被弱化以增強場線圈18和31以及電樞線圈24的每 一個中的電流強度。結(jié)果，線圈尺寸可被減小。根據(jù)該實施例，因為通過將間隙3的尺寸b設(shè)定為大于磁通量Fl 通過的間隙4的總尺寸a而使每一個間隙3形成為足夠的空間，因此磁 通量F2的大小可被大大地減小。雖然在該實施例中用作冷卻劑的液態(tài)氮被引入間隙中以冷卻場線 圈和電樞線圈，這些線圈可以利用冷卻劑或者冷卻器由線圈周圍的冷 卻空氣間接地冷卻而不是將冷卻引入間隙中。而且，雖然結(jié)合軸向馬達描述了這個實施例，本發(fā)明也可被用于 徑向馬達。圖9示出本發(fā)明的第二實施例。在該實施例中，非磁性材料40被置于每一個場側(cè)定子11、 15和 每一個場線圈18、 31之間以形成間隙，并且非磁性材料41被置于每 一個磁通收集器25和每一個電樞線圈24之間以形成間隙。雖然非磁性材料40被置于每一個場側(cè)定子11、 15和每一個場線 圈18、 31之間，使得冷卻劑能夠被引入隔熱冷卻劑容器17和30的每一個中的空間被保留，使得場線圈18和31可被冷卻。而且，非磁性材料的實例包括FRP、不銹鋼、錫、鋁和銅。利用上述構(gòu)造，在場線圈18和31以及電樞線圈24的每一個周圍 激發(fā)的磁通量F2可被減小。因此，作用在由超導導線制成的場線圈18 和31以及電樞線圈24的每一個上的磁場可被弱化以增強場線圈18和 31以及電樞線圈24的每一個中的電流強度，同時避免超導特性變差。 結(jié)果，線圈尺寸可被減小。應該注意，其它構(gòu)造和工作中的其它優(yōu)點與第一實施例中的那些 類似并且未在這里描述，其中類似的構(gòu)件被賦予相同的附圖標記。工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明的超導設(shè)備不僅可應用于用于驅(qū)動船、汽車等運行的 馬達，而且也可應用于發(fā)電機、變壓器和超導磁能存儲(SMES)
權(quán)利要求
1.一種超導設(shè)備，包括由超導導線形成的線圈；鐵芯，所述線圈連接到所述鐵芯；和布置在磁路中并且被磁通量磁化的磁性材料，所述磁路通過所述線圈的通電而產(chǎn)生并且通過所述鐵芯，其中在所述線圈和所述鐵芯之間形成間隙，或/和非磁性材料被置于所述線圈和所述鐵芯之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導設(shè)備，其中所述線圈和所述鐵芯之 間的間隔被設(shè)定成等于或者大于O.lmm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超導設(shè)備，其中，假定a是包括被 磁化的磁性材料的所述磁路中的間隙的總尺寸并且b是所述線圈和所 述鐵芯之間的所述間隔的尺寸，則滿足b〉a。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的超導設(shè)備，其中布置在所 述磁路中的所述磁性材料是連接到轉(zhuǎn)子的感應器，并且所述轉(zhuǎn)子在所 述通電期間被操作而旋轉(zhuǎn)。
5. —種被構(gòu)造成軸向式和感應器類型的馬達的軸向式超導馬達， 所述馬達在旋轉(zhuǎn)軸周圍包括電樞側(cè)定子，包括連接到鐵芯的電樞線 圈； 一對轉(zhuǎn)子，包括布置在所述電樞側(cè)定子的兩側(cè)上的感應器；以及 一對場側(cè)定子，包括布置在所述轉(zhuǎn)子的兩側(cè)上的場線圈，所述轉(zhuǎn)子被 裝配在所述旋轉(zhuǎn)軸上并且固定到所述旋轉(zhuǎn)軸，其中所述電樞線圈和所述場線圈的每一個均為由超導導線形成的 線圈，在所述電樞線圈和所述電樞線圈連接到其上的鐵芯之間形成間 隙，或/和非磁性材料置于所述電樞線圈和所述鐵芯之間，并且在所述 場線圈和用作鐵芯的所述場側(cè)定子之間形成間隙，或/和非磁性材料置于所述場線圈和所述場側(cè)定子之間，其中所述場線圈被布置成使得N極和S極位于各個同心圓上，并且其中，在所述電樞線圈和所述場線圈的通電期間用作磁性材料的 所述轉(zhuǎn)子的每一個中的所述感應器被布置成使得定位成面對所述場線 圈的N極的N極感應器和定位成面對所述場線圈的S極的S極感應器 沿著周向方向交替地布置。
全文摘要
一種超導設(shè)備，包括由超導導線形成的線圈；連接有線圈的鐵芯；和布置在磁路中并且被磁通量磁化的磁性材料。該磁路通過線圈通電而產(chǎn)生并且通過鐵芯。在線圈和鐵芯之間形成間隙，或/和非磁性材料被置于線圈和鐵芯之間。
文檔編號H02K55/02GK101233674SQ20068002776
公開日2008年7月30日 申請日期2006年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日
發(fā)明者岡崎徹, 大橋紳悟, 杉本英彥 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社