專利名稱：轉(zhuǎn)子帶有永磁體混合磁路的軸向磁通高溫超導(dǎo)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)電機，具體涉及一種混合磁路軸向磁通的高溫超導(dǎo) 電機。
背景技術(shù)：
隨著高溫超導(dǎo)線材技術(shù)的發(fā)展，超導(dǎo)電力技術(shù)為經(jīng)濟的發(fā)展和社會進步 帶來的極深遠的影響。超導(dǎo)電動機以其能量密度高、單機極限容量大、效率 高、尺寸小、重量輕的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于艦船電力推進系統(tǒng)、電力機車牽引 等領(lǐng)域，但是傳統(tǒng)超導(dǎo)電動機的結(jié)構(gòu)一般均仿效常規(guī)同步電動機結(jié)構(gòu)，既轉(zhuǎn) 子采用超導(dǎo)直流勵磁繞組，定子采用銅繞組，轉(zhuǎn)軸采用中空軸結(jié)構(gòu)為制冷劑 提供流通路徑。這種結(jié)構(gòu)存在著銅耗大、電樞反應(yīng)大、冷卻結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題， 難以應(yīng)用和制造，同時也降低了系統(tǒng)的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)超導(dǎo)電機存在的銅耗大、電樞反應(yīng)大、冷卻結(jié)構(gòu)復(fù) 雜的問題，而提出了一種轉(zhuǎn)子帶有永磁體混合磁路的軸向磁通高溫超導(dǎo)電機。 轉(zhuǎn)子帶有永磁體混合磁路的軸向磁通高溫超導(dǎo)電機，它包括定子組件、
機體組件、兩個軸承和電機轉(zhuǎn)軸；機體組件由機殼和兩個端蓋組成；兩個端 蓋分別通過螺釘與機殼固定連接;定子組件由電樞鐵芯和交流電樞繞組組成； 電樞鐵芯以機械緊配合的方式與機殼固定連接；交流電樞繞組繞置在電樞鐵 芯上；兩個軸承分別設(shè)置在兩個端蓋中充當軸承座的內(nèi)環(huán)，電機轉(zhuǎn)軸通過兩 個軸承與安裝有兩個端蓋的機殼轉(zhuǎn)動連接；兩個端蓋的充當軸承座的內(nèi)環(huán)的 內(nèi)表面沿軸向開有圓環(huán)形軸向直流勵磁繞組環(huán)槽，軸向直流勵磁繞組放置在 端蓋的軸向直流勵磁繞組環(huán)槽內(nèi)；它還包括帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向 勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子，帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子 裝設(shè)在電機轉(zhuǎn)軸上，帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子的 軸向截面的外邊緣是由數(shù)量與電機極數(shù)相同的等長度圓弧連接構(gòu)成的，每兩 個相鄰的等長度圓弧的連接處設(shè)置有放射狀的徑向充磁永磁體的軸向通孔， 每相鄰兩個放射狀的徑向充磁永磁體的軸向通孔之間的外軛上沿圓周方向并 列設(shè)置有至少兩個切向充磁永磁體的軸向通孔，放射狀的徑向充磁永磁體的軸向通孔內(nèi)放置有徑向充磁的永磁體，切向充磁永磁體的軸向通孔放置有切 向充磁的永磁體，帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子的每 個側(cè)軸面上都設(shè)置有導(dǎo)磁外爪環(huán)和導(dǎo)磁內(nèi)爪環(huán)，導(dǎo)磁外爪環(huán)和導(dǎo)磁內(nèi)爪環(huán)的 形狀為齒形圓環(huán)，齒形圓環(huán)的齒為軸向齒，導(dǎo)磁外爪環(huán)的齒數(shù)與導(dǎo)磁內(nèi)爪環(huán) 的齒數(shù)相同，并導(dǎo)磁外爪環(huán)的齒與導(dǎo)磁內(nèi)爪環(huán)的齒間隔設(shè)置；帶有徑向磁鋼、 切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子與電樞鐵芯之間設(shè)置有氣隙。
本發(fā)明的有益效果交流電樞繞組1-8采用高溫超導(dǎo)線材繞制，可以減 小電機的銅耗，而且需要冷卻的部分并不旋轉(zhuǎn)運動，簡化了電機的低溫冷卻 結(jié)構(gòu)，提高了電機的可靠性；帶有徑向磁鋼和切向磁鋼的轉(zhuǎn)子4，可以減小 電機的電樞反應(yīng)，增大電機的過載能力；提高系統(tǒng)的實用性。這些都拓寬了 高溫超導(dǎo)電機的使用范圍，使其可以廣泛應(yīng)用于吊艙式電力推進系統(tǒng)、電力 機車牽引、風(fēng)力發(fā)電和大型工業(yè)軋鋼等領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)縱向剖視圖，圖2為帶有徑向永磁體和切向永磁體 的轉(zhuǎn)子4的縱剖左視圖，圖3為帶有徑向永磁體和切向永磁體的轉(zhuǎn)子4裝設(shè) 有導(dǎo)磁外爪環(huán)6的縱剖左視圖，圖4為導(dǎo)磁外爪環(huán)6的結(jié)構(gòu)主視圖，圖5為 圖4的左視圖，圖6為導(dǎo)磁內(nèi)爪環(huán)7的結(jié)構(gòu)主視圖，圖7為圖6的左視圖， 圖8為端蓋的結(jié)構(gòu)主視圖，圖9為圖8的縱剖視圖，圖10為帶有徑向永磁體 和切向永磁體的轉(zhuǎn)子4的縱剖視示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一結(jié)合圖1至圖10說明本實施方式，本實施方式包括 定子組件、機體組件、兩個軸承和電機轉(zhuǎn)軸8;機體組件由機殼l和兩個端 蓋組成；兩個端蓋分別通過螺釘與機殼1固定連接；定子組件由電樞鐵芯3 和交流電樞繞組9組成；電樞鐵芯3以機械緊配合的方式與機殼1固定連接； 交流電樞繞組9繞置在電樞鐵芯3上；兩個軸承分別設(shè)置在兩個端蓋中充當 軸承座的內(nèi)環(huán)上，電機轉(zhuǎn)軸8通過兩個軸承與安裝有兩個端蓋的機殼1轉(zhuǎn)動 連接；其特征在于兩個端蓋的充當軸承座的內(nèi)環(huán)的內(nèi)表面沿軸向開有圓環(huán)形 軸向直流勵磁繞組環(huán)槽10，軸向直流勵磁繞組11放置在端蓋的軸向直流勵 磁繞組環(huán)槽10內(nèi)；它還包括帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子4，帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子4裝設(shè)在電機 轉(zhuǎn)軸8上，帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子4的軸向截 面的外邊緣是由數(shù)量與電機極數(shù)相同的等長度圓弧連接構(gòu)成的，每兩個相鄰 的等長度圓弧的連接處設(shè)置有放射狀的徑向充磁永磁體的軸向通孔4-1，每 相鄰兩個放射狀的徑向充磁永磁體的軸向通孔4-1之間的外軛上沿圓周方向 并列設(shè)置有至少兩個切向充磁永磁體的軸向通孔'4-2，放射狀的徑向充磁永 磁體的軸向通孔4-l內(nèi)放置有徑向充磁的永磁體，切向充磁永磁體的軸向通 孔4-2放置有切向充磁的永磁體，帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁 爪環(huán)的轉(zhuǎn)子4的每個側(cè)軸面上都設(shè)置有導(dǎo)磁外爪環(huán)6和導(dǎo)磁內(nèi)爪環(huán)7，導(dǎo)磁 外爪環(huán)6和導(dǎo)磁內(nèi)爪環(huán)7的形狀為齒形圓環(huán)，齒形圓環(huán)的齒為軸向齒，導(dǎo)磁 外爪環(huán)6的齒數(shù)與導(dǎo)磁內(nèi)爪環(huán)7的齒數(shù)相同，并導(dǎo)磁外爪環(huán)6的齒與導(dǎo)磁內(nèi) 爪環(huán)7的齒間隔設(shè)置；帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子 4與電樞鐵芯3之間設(shè)置有氣隙。
具體實施方式
二結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式與具體實施方 式一不同點在于帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子4的每 相鄰兩個放射狀的徑向充磁永磁體的軸向通孔4-1之間的內(nèi)軛沿軸向開有一 個鍵槽4-3，電機轉(zhuǎn)軸1-6上設(shè)置有鍵，所述鍵槽4-3和鍵的數(shù)量與電機極數(shù) 數(shù)量均相同，電機轉(zhuǎn)軸1-6的鍵與帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁 爪環(huán)的轉(zhuǎn)子4的鍵槽4-3插接配合。其它組成和連接方式與具體實施方式
一 相同帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵設(shè)置鍵槽4-3的目的在于使帶有徑向 磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子4與電機轉(zhuǎn)軸8的連接更加緊固， 同時鍵槽4-3還起到隔磁磁橋的作用，以提高永磁體的利用率。
具體實施方式
三結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式與具體實施方 式一不同點在于帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子4的切 向充磁永磁體的軸向通孔4-2位于放射狀的徑向充磁永磁體的軸向通孔4-1 一側(cè)的底角為圓角。其它組成和連接方式與具體實施方式
一相同。目的為了 增加電機轉(zhuǎn)子的機械強度。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一不同點在于交流電樞 繞組9采用高溫超導(dǎo)線材。其它組成和連接方式與具體實施方式
一相同。目
6的在于減小電機的銅耗
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一或四不同點在于定子 采用分數(shù)槽結(jié)構(gòu)。其它組成和連接方式與具體實施方式
一或四相同。
權(quán)利要求
1、轉(zhuǎn)子帶有永磁體混合磁路的軸向磁通高溫超導(dǎo)電機，它包括定子組件、機體組件、兩個軸承和電機轉(zhuǎn)軸(8)；機體組件由機殼(1)和兩個端蓋組成；兩個端蓋分別通過螺釘與機殼(1)固定連接；定子組件由電樞鐵芯(3)和交流電樞繞組(9)組成；電樞鐵芯(3)以機械緊配合的方式與機殼(1)固定連接；交流電樞繞組(9)繞置在電樞鐵芯(3)上；兩個軸承分別設(shè)置在兩個端蓋中充當軸承座的內(nèi)環(huán)上，電機轉(zhuǎn)軸(8)通過兩個軸承與安裝有兩個端蓋的機殼(1)轉(zhuǎn)動連接；其特征在于兩個端蓋的充當軸承座的內(nèi)環(huán)的內(nèi)表面沿軸向開有圓環(huán)形軸向直流勵磁繞組環(huán)槽(10)，軸向直流勵磁繞組(11)放置在端蓋的軸向直流勵磁繞組環(huán)槽(10)內(nèi)；它還包括帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子(4)，帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子(4)裝設(shè)在電機轉(zhuǎn)軸(8)上，帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子(4)的軸向截面的外邊緣是由數(shù)量與電機極數(shù)相同的等長度圓弧連接構(gòu)成的，每兩個相鄰的等長度圓弧的連接處設(shè)置有放射狀的徑向充磁永磁體的軸向通孔(4-1)，每相鄰兩個放射狀的徑向充磁永磁體的軸向通孔(4-1)之間的外軛上沿圓周方向并列設(shè)置有至少兩個切向充磁永磁體的軸向通孔(4-2)，放射狀的徑向充磁永磁體的軸向通孔(4-1)內(nèi)放置有徑向充磁的永磁體，切向充磁永磁體的軸向通孔(4-2)放置有切向充磁的永磁體，帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子(4)的每個側(cè)軸面上都設(shè)置有導(dǎo)磁外爪環(huán)(6)和導(dǎo)磁內(nèi)爪環(huán)(7)，導(dǎo)磁外爪環(huán)(6)和導(dǎo)磁內(nèi)爪環(huán)(7)的形狀為齒形圓環(huán)，齒形圓環(huán)的齒為軸向齒，導(dǎo)磁外爪環(huán)(6)的齒數(shù)與導(dǎo)磁內(nèi)爪環(huán)(7)的齒數(shù)相同，并導(dǎo)磁外爪環(huán)(6)的齒與導(dǎo)磁內(nèi)爪環(huán)(7)的齒間隔設(shè)置；帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子(4)與電樞鐵芯(3)之間設(shè)置有氣隙。
2 、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子帶有永磁體混合磁路磁通的高溫超導(dǎo)電機， 其特征在于帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子(4)的每相鄰 兩個放射狀的徑向充磁永磁體的軸向通孔(4-l)之間的內(nèi)軛沿軸向開有一個鍵 槽(4-3)，電機轉(zhuǎn)軸(l-6)上設(shè)置有鍵，所述鍵槽(4-3)和鍵的數(shù)量與電機極數(shù)數(shù)量 均相同，電機轉(zhuǎn)軸(l-6)的鍵與帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的 轉(zhuǎn)子(4)的鍵槽(4-3)插接配合。 .
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子帶有永磁體混合磁路磁通的高溫超導(dǎo)電機，其特征在于帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子(4)的切向充 磁永磁體的軸向通孔(4-2)位于放射狀的徑向充磁^C磁體的軸向通孔(4-l)一側(cè) 的底角為圓角。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子帶有永磁體混合磁路磁通的高溫超導(dǎo)電機， 其特征在于交流電樞繞組(9)采用高溫超導(dǎo)線材。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的轉(zhuǎn)子帶有永磁體混合磁路磁通的高溫超導(dǎo) 電機，其特征在于定子采用分數(shù)槽結(jié)構(gòu)。
全文摘要
轉(zhuǎn)子帶有永磁體混合磁路的軸向磁通高溫超導(dǎo)電機，它為解決傳統(tǒng)超導(dǎo)電機存在的銅耗大、電樞反應(yīng)大、冷卻結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題而提出。它包括定子組件、機體組件、兩個軸承和電機轉(zhuǎn)軸；機體組件由機殼、第一端蓋和第二端蓋組成；定子組件由電樞鐵芯和交流電樞繞組組成；電樞鐵芯以機械緊配合的方式與機殼固定連接；交流電樞繞組繞置在電樞鐵芯上；兩個軸承分別設(shè)置在第一端蓋和第二端蓋中充當軸承座的內(nèi)環(huán)上，電機轉(zhuǎn)軸通過兩個軸承與安裝有第一端蓋和第二端蓋的機殼轉(zhuǎn)動連接；帶有徑向磁鋼和切向磁鋼的轉(zhuǎn)子；帶有徑向磁鋼、切向磁鋼和軸向勵磁導(dǎo)磁爪環(huán)的轉(zhuǎn)子的每個側(cè)軸面上都設(shè)置有導(dǎo)磁外爪環(huán)和導(dǎo)磁內(nèi)爪環(huán)帶有徑向磁鋼和切向磁鋼的轉(zhuǎn)子與電樞鐵芯之間有氣隙。它具有銅耗小、電樞反應(yīng)小、冷卻結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。
文檔編號H02K55/00GK101599690SQ200910072600
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者寇寶泉, 曹繼偉, 李立毅, 松 楊 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)